Eerste bundel versneld in supergeleidend cyclotron

Op 12 april is in Orsay bij Parijs voor het eerst een bundel versnelde deeltjes uit het supergeleidende cyclotron AGOR gebracht. Daarmee is de testfase van deze Nederlands-Franse versneller voor grensverleggend fysisch onderzoek na zeven jaar met succes voltooid.

AGOR staat voor Accélérateur Groningen Orsay. Het is een supergeleidend cyclotron, het enige van dit type ter wereld dat een groot aantal verschillende soorten deeltjes kan versnellen, zowel heel lichte deeltjes, zoals waterstofkernen, als zeer zware deeltjes, zoals loodionen.

Een cyclotron is een cilindervormige versneller, waarin met behulp van spoelen waardoor een elektrische stroom loopt, een sterk magnetisch veld wordt opgewekt. Dit zorgt ervoor dat de elektrisch geladen deeltjes in het cyclotron opgesloten blijven, ook als ze worden versneld. Het magneetveld wordt opgewekt door vier spoelen, die supergeleidend worden gehouden door ze met behulp van vloeibaar helium af te koelen tot ongeveer min 270 graden. Met deze techniek is het mogelijk de deeltjes te versnellen tot extreem hoge energieën.

In januari van dit jaar is de machine voor het eerst helemaal in elkaar gezet om te zien of alles nu volgens plan werkt. De eerste bundel in AGOR versnelde deeltjes bestond uit tweevoudig geladen heliumatomen, zij werden versneld tot 200 miljoen elektronvolt. Met het succes van deze test is een mijlpaal bereikt voor het internationale onderzoek aan atoomkernen.

Met de bouw van de versneller is 50 miljoen gulden gemoeid. Voor het project werd in 1985 een samenwerkingsovereenkomst gesloten tussen de Nederlandse Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM) en het Franse 'Institut National de Physique Nucléaire et de Physique de Particules' in Orsay bij Parijs. Tezijnertijd wordt de versneller gedemonteerd en overgebracht naar het Kernfysisch Versneller Instituut in Groningen. Het gevaarte weegt al met al zo'n veertig ton, dus de verhuizing in diverse kratten en containers vormt een verhaal apart. In Groningen zullen verschillende Nederlandse en buitenlandse onderzoeksgroepen de machine gaan gebruiken.

De straling die met behulp van AGOR kan worden opgewekt, biedt ook mogelijkheden voor een nieuwe experimentele vorm van kankertherapie, protonentherapie (protonen zijn waterstofionen). Deze methode gaat het Kernfysisch Versneller Instituut samen met drie academische ziekenhuizen, waaronder dat van Groningen, ontwikkelen.

Traditioneel worden kankerpatiënten behandeld met Röntgenstralen. Nadeel daarvan is, dat deze stralen door allerlei weefsels worden geabsorbeerd, zodat niet alleen in de tumor, maar ook in gezond weefsel schade wordt aangericht. Bestraling met protonen heeft als voordeel dat men deze elektrisch geladen deeltjes veel beter kan richten, door ze te oriënteren met een systeem van diverse elektromagneten. In het lichaam van de patiënt komen de protonen precies op de plaats waar ze nodig zijn, terwijl gezond weefsel onbeschadigd blijft. De protonentherapie wordt op verschillende plaatsen in de wereld ontwikkeld. Als de nieuwe deeltjesversneller eenmaal in Groningen is geïnstalleerd, hoopt men de therapie daar over drie jaar klinisch te kunnen toepassen.