Weltgrößter Röntgenlaser entsteht bei Hamburg Auf der Suche nach der Energie der Sonne

Um kleinste Dinge zu sehen, bedarf es eines riesigen Geräts. In einem 3,4 Kilometer langen Tunnel am Stadtrand von Hamburg wollen Forscher mit dem hellsten Röntgenlaser der Welt Einblick in den Mikrokosmos ermöglichen – auf der Suche nach neuen Materialien, Medikamenten und der Energie der Sonne.

Blau illuminierter Photonentunnel des European XFEL.
Bildrechte: European XFEL

Schenefeld – eine kleine Stadt in Schleswig-Holstein, nur wenige Kilometer von Hamburg entfernt. Eine Spielbank, ein Einkaufszentrum und ein Industriegebiet gibt es. Aber die Zukunft hat noch etwas vor mit Schenefeld. Denn heute ist dort  der größte Röntgenlaser der Welt in Betrieb genommen worden. XFEL – das steht für X-Ray Free-Electron Laser. Mit anderen Worten. Hier werden mit Röntgenstrahlen Laser erzeugt, die in der Lage sind, uns Einblicke in die kleinsten Bereiche der Materie zu ermöglichen.

So funktioniert es

Bei minus 271 Grad Celsius (das ist kälter als im Weltall) werden Elektronenpakete auf fast Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und dann in einen Slalomkurs gezwungen. Undulatoren heißen die Geräte, die das bewirken -  riesige Magnete, die die Elektronen hin und her schleudern und damit dafür sorgen, dass sie Strahlung erzeugen. Und mit dieser Strahlung – so die Hoffnung der Wissenschaftler – haben sie Einblicke in die Struktur der Materie. Je größer die Energie (in diesem Fall bis zu 17,5 Gigaelektronenvolt), umso mehr Röntgenblitze sind möglich (bis zu 27.000 pro Sekunde) und desto tiefer und besser der Blick. Denn selbst wenn die Röntgenlaserblitze die Probe zerstören, haben sie vorher noch tausende brauchbare Aufnahmen gemacht.

Wozu man das braucht

Medizin, Physik, Materialwissenschaften, Energieerzeugung – die Ergebnisse könnten in vielen Bereichen von enormem Nutzen sein. Biologen könnten zum Beispiel detaillierte Bilder von Zellbestandteilen, einzelnen Eiweißmolekülen oder Viren aufnehmen. Damit könnten sie passgenau neue Medikamente entwickeln. Chemiker filmen Reaktionen und erkennen dabei wie in Zeitlupe, wie einzelne Atome miteinander reagieren. Mit diesem Wissen lassen sich möglicherweiseweise industriell relevante Katalysatoren optimieren, die z.B. helfen hochgiftige Schadstoffe zu eliminieren. Es geht um neue Werkstoffe für Solarmodule oder Brennstoffzellen und nicht zuletzt erhoffen sich Astrophysiker von Experimenten mit extrem heißen und stark zusammengepressten Materialien den Schlüssel zur Energie der Sonne.

Europäisches Projekt Am XFEL sind 17 Forschungseinrichtungen beteiligt. Die Federführung des europäischen Konsortiums liegt beim Deutschen Elektronen-Synchrotron (Desy) in Hamburg, das auch Hauptgesellschafter des European XFEL ist. Die Kosten des Projekts in Höhe von 1,22 Milliarden Euro trägt Deutschland zu rund 60 Prozent. Von den weiteren zehn beteiligten Ländern ist Russland mit 27 Prozent der größte Geldgeber. Der erste Elektronenstrahl soll Anfang nächsten Jahres durch die 3,4 Kilometer lange Tunnelanlage gehen.

Zuletzt aktualisiert: 05. Juli 2017, 12:42 Uhr