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Das Thomas Jefferson National Accelerator Facility hat mit Hilfe eines 3D-Druck-Modells das geplante SoLID-Experiment (Solenoidal Large Intensity Device) greifbar gemacht. Das Modell, das auf einem Schreibtisch Platz findet, soll Forschenden und Entscheidungstragenden einen besseren Eindruck von der Struktur und Funktionsweise des geplanten Detektors vermitteln, der die physikalische Forschung in den kommenden Jahren prägen könnte.
SoLID ist ein Detektor, der im Rahmen des 12-GeV-Upgrades am Jefferson Lab entwickelt wird, um die innere 3D-Struktur von Protonen und Neutronen zu untersuchen. Er soll durch hochenergetische Kollisionen die Rolle von Gluonen analysieren und mögliche Phänomene jenseits des Standardmodells erforschen. Der Aufbau dieses komplexen Systems war jedoch schwer vorstellbar, was die Idee eines 3D-Druck-Modells ins Spiel brachte. Zein-Eddine Meziani, leitender Physiker am Argonne National Laboratory, schlug vor, ein Modell anzufertigen. Die Doktorandin Melanie Cardona nahm sich der Aufgabe an.
„Früher war es schwierig, ein solches Modell mit allen Details zu erstellen“, sagt Jian-Ping Chen, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Jefferson Lab Hall A and C und SoLID-Projektleiter. „Heute, mit dem 3D-Druck, ist dies einfacher zu bewerkstelligen.“
Mit einem kleinen 3D-Drucker und PLA-Kunststoff erstellte Cardona das Modell im Maßstab 1:30. Größere Komponenten wie der Magnet erforderten bis zu 15 Stunden Druckzeit. „Es traten immer wieder Probleme auf, wenn der Drucker verstopft war und ein Druck mitten in der Nacht abbrach“, erklärte Cardona. „Irgendwann habe ich darüber nachgedacht, eine Kamera zu installieren, die den Drucker über Nacht überwachen könnte.“ Dennoch konnte Cardona in ihrer Freizeit über sechs Monate hinweg das Modell fertigstellen.
Das fertige Modell beinhaltet eine Figur zur Veranschaulichung der Größenverhältnisse und wird inzwischen nicht nur von Forschern geschätzt, sondern auch bei der Präsentation des Projekts an das US-Energieministerium genutzt. SoLID wird als ein potenziell bahnbrechendes Experiment im Bereich der Kernphysik gesehen, dessen Realisierung derzeit von der US-amerikanischen Behörde für Wissenschaft evaluiert wird.
