Das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt ist eine Forschungseinrichtung, die 1969 als Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) gegründet wurde, um Forschung an und mit Schwerionenbeschleunigern zu betreiben. Es ist die einzige Großforschungseinrichtung Hessens.
Gesellschafter der GSI sind die Bundesrepublik Deutschland mit 90 Prozent, das Bundesland Hessen mit 8 Prozent und die Bundesländer Rheinland-Pfalz und Thüringen mit je 1 Prozent. Das Zentrum ist Gründungsmitglied der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren.
Ihre aktuelle Bezeichnung erhielt die GSI am 7. Oktober 2008, um zu helfen, die durch die deutschen Großforschungseinrichtungen gegründete Helmholtz-Gemeinschaft bundesweit und international stärker ins Bewusstsein zu rücken.
Das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung unterhält mehrere Beschleuniger-Anlagen:
Der UNILAC ist ein Linearbeschleuniger, der ionisierte Atome (Ionen) bis zu etwa 20 % der Lichtgeschwindigkeit beschleunigen kann. Mit Ionen in diesem Energiebereich sind bereits eine Vielzahl von Experimenten möglich, die unter anderem zur Entdeckung der superschweren Elemente Bohrium, Hassium, Meitnerium, Darmstadtium, Roentgenium und Copernicium mit den Ordnungszahlen 107 bis 112 geführt haben. Darüber hinaus dient der UNILAC als Injektor für das
SIS18, ein Synchrotron, das Ionen auf bis zu 90 % der Lichtgeschwindigkeit beschleunigen kann (entsprechend einer magnetischen Steifigkeit von 18 Tm);
Der ESR ist ein Speicherring, der bei Bedarf die vom SIS beschleunigten Ionen aufnehmen und speichern kann.
Der CRYRING@ESR ist ein, im Rahmen des FAIR-Projektes von Schweden beigetragener, Schwerionenspeicherring, in welchem Experimente mit hochgeladenen, schweren Ionen bei niedriger Energie durchgeführt werden. Vorrangig werden Ionen aus dem ESR transferiert, an welchen die Anlage angegliedert ist. Zusätzlich verfügt CRYRING@ESR aber auch über eine kleine lokale Ionenquelle mit linearem Vorbeschleuniger, über welche eine begrenzte Klasse von Ionen erzeugt und gespeichert werden können. CRYRING@ESR hat den halben Ringumfang des ESR.
Darüber hinaus wurden/werden eine Reihe von großen Experimentiereinrichtungen betrieben. Hierzu gehören:
SHIP, ein elektromagnetischer Geschwindigkeitsfilter zur Separation und Identifikation von Produkten aus der Fusion von Kernen, den superschweren Elementen;
FOPI, ein Groß-Teilchendetektor für die Erforschung der Physik von Kernreaktionen;
HADES, ein Di-Elektron-Spektrometer zur Untersuchung der Eigenschaften von Hadronen insbesondere bei hohen Drücken und Temperaturen;
der FRS (Fragmentseparator), der zur Erzeugung von radioaktiven Isotopen und verschiedener Spalt- und Fusionsprodukten verwendet werden kann;
HITRAP, eine Experimentieranlage zur Entschleunigung und Speicherung von hochgeladenen Ionen;
TASCA, ein gasgefüllter Rückstoßseparator, der die in der Kernfusion entstehenden superschweren Elemente von Nebenprodukten abtrennt;
ein Bestrahlungsplatz für die Tumortherapie mit beschleunigten Kohlenstoff-Ionen;
die Beteiligung am ALICE-Detektor des Europäischen Forschungszentrums CERN.
Zusätzlich zu den Ionenbeschleunigern und Großexperimenten befinden sich beim GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung noch zwei Hochenergie-Lasersysteme zur Erzeugung heißer und dichter Plasmen: