„Superlampe“ für Röntgenblitze: Seit gestern ist der European XFEL offiziell fertig und wird nun Schritt für Schritt in Betrieb genommen. Der weltgrößte Röntgenlaser erzeugt extrem intensive und ultraschnelle Röntgenblitze, die neue Einblicke in die Struktur von Molekülen und dem Nanokosmos liefern sollen. Der wissenschaftliche Betrieb der internationalen Großforschungseinrichtung in der Nähe von Hamburg soll 2017 beginnen.
Wenn es um Bilder aus dem Nanokosmos geht, sind kurze Wellenlängen gefragt: Erst intensive, ultrakurze Röntgenblitze erlauben die Abbildung von winzigen und extrem schnellen Prozessen. Auf diese Weise gelang es Forschern bereits, Schockwellen im Diamant zu filmen, ein erstes Gruppenfoto freier Moleküle zu schießen und sogar den „Gral“ der Chemie zu knacken, indem sie Atome im Moment der chemischen Bindung aufnahmen.
Hellste Röntgenblitz-Maschine der Welt
Am 6. Oktober 2016 wurde mit dem European XFEL in Schenefeld bei Hamburg ein Röntgenlaser in Betrieb genommen, der noch weit tiefere Einblicke möglich macht. Denn die weltstärkste Anlage dieser Art erreicht eine milliardenfach höhere Intensität als die besten bisherigen Röntgenstrahlungsquellen und produziert 27.000 Röntgenlaserblitze pro Sekunde. Gebaut und finanziert wurde sie von einem Konsortium, an dem elf europäische Länder beteiligt sind.
Erreicht wird dies durch die extreme Beschleunigung von Elektronen in einem zwei Kilometer langen supraleitenden Linearbeschleuniger. Sobald die Elektronen fast Lichtgeschwindigkeit erreicht haben, zwingen Magnete in dem sich anschließenden Undulator auf einen Slalomkurs. Dabei werden die Elektronen in den Kurven immer wieder abgebremst und geben in regelmäßigen Pulsen Energie ab: die Röntgenpulse.
Die nächsten Schritte
„Dies ist ein großer Tag für den Fortschritt in der Wissenschaft. Das Ende der Bauphase und der Beginn der Inbetriebnahme des European XFEL ist eine großartige Nachricht für Forscher in Europa und der ganzen Welt“, sagt der polnische stellvertretende Minister für Wissenschaft und Bildung Piotr Dardziński anlässlich des offiziellen Abschlusses der Bauphase.
Die nun folgende schrittweise Inbetriebnahme der Anlage wird mehrere Monate in Anspruch nehmen. In den nächsten Wochen werden Wissenschaftler zunächst den knapp zwei Kilometer langen supraleitenden Elektronen-Beschleuniger schrittweise auf die Betriebstemperatur von minus 271 Grad Celsius herunterkühlen und dann in Betrieb nehmen. Die beschleunigten Elektronenpakete werden voraussichtlich im Frühjahr 2017 erstmals weiter in den Photonenteil der Anlage geleitet. Ab Sommer 2017 beginnt der wissenschaftliche Betrieb des European XFEL.
Die extrem kurzen und hellen Röntgenlichtblitze sollen neue Einblicke in Strukturen und schnelle Abläufe im Nanokosmos ermöglichen. Die Anwendungen reichen von der Strukturbiologie über Chemie, Physik und Materialwissenschaften bis hin zu Umwelt- und Energieforschung oder der Erkundung von Zuständen, wie sie im Inneren von Planeten herrschen.
(European XFEL, 07.10.2016 – NPO)
