Zwei Betriebsarten

Für die verschiedenen Experimente sieht MESA zwei Betriebsmodi vor:
    Im EB-Modus (extrahierter Strahl bzw. extracted beam) werden sogenannte spinpolarisierte Elektronen nach der Beschleunigung aus dem SRF-System geleitet und treffen anschließend auf das P2-Experiment. In einem anderen Experiment können solche spinpolarisierten Elektronen für die Suche nach einen permanenten elektrischen Dipolmoment genutzt werden.

    In solchen Experimenten finden allerdings nur selten wirklich interessante Prozesse statt. Die meisten Elektronen durchfliegen  das Experiment und geben danach ihre Energie an einen Strahlfänger ab, wobei die Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt wird. Da letztlich also teure elektrische Energie in nicht weiter nutzbare Wärme umgewandelt wird, können viele andere denkbare Experimente nicht durchgeführt werden, weil die Stromkosten zu hoch wären.  

    Der zweite, energiesparende Betriebsmodus wird ERL-Modus (Energie-Rückgewinnungsmodus, energy-recovering linac) genannt. Nach der Beschleunigung treffen die Elektronen zunächst auf das Vielzweckspektrometer MAGIX. Nur etwa eines aus einer Million Teilchen kollidiert mit dem Target; die übrigen Elektronen werden zurück zum ersten Beschleunigermodul geleitet. Die Länge der Flugbahn ist so abgestimmt, dass sie zu einem Zeitpunkt ankommen, an dem das elektrische Wechselfeld ihre Bewegung bremst, anstatt sie zu beschleunigen. So geben die Elektronen ihre Energie wieder an das SRF-System ab, bevor sie das System verlassen – ähnlich wie in einem Hybrid-Auto die Bewegungsenergie beim Bremsen wieder in die Batterie zurückgeführt wird. 

    MESA kann so die Effizienz von existierenden Beschleunigern um ein Vielfaches übertreffen.