Biologen, Pharmakologen und Mediziner sehen bald kurze Videos vom Geschehen in lebendenden Zellen. Das wird ihnen helfen Medikamente beispielswweise gegen Alzheimer und Parkinson zu entwickeln. Werkstoffforscher können beobachten, was an der Oberfläche von Katalysatoren geschieht, die dabei helfen, hochgiftige Schadstoffe zu zerstören. Damit können sie effektivere und billigere Reaktionsbeschleuniger entwickeln. Und Energieforscher werden das spannendste Rätsel lösen können, das uns die Natur aufgibt: Die Umwandlung von Sonnenenergie und Kohlendioxid in Strom.


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Beschleuniger-Tunnel © Heiner Müller-Elsner / European XFEL

Pro Sekunde 27.000 Röntgenblitze

Den tiefen Blick in die Nanowelt ermöglicht der europäische Röntgenlaser (XFEL, steht für X-Ray Free-Electron Laser), dessen Inbetriebnahme am 6. Oktober 2016 beginnt. Sie wird mehrere Monate dauern, bis Forscher die ersten Videos und Bilder bestaunen können. Der European XFEL erzeugt pro Sekunde 27.000 extrem helle, scharf gebündelte Röntgenblitze, die die Proben durchleuchten. Sie töten zwar lebende Zellen. Doch ehe das geschieht vergeht der Bruchteil einer Sekunde, in der tausende Röntgenblitze Bilder und Videos erzeugen.
XFEL ist das derzeit ehrgeizigste europäische Forschungsexperiment. Es ist 3,2 Kilometer lang und befindet sich in Tunneln unterhalb der Stadt Hamburg. Sie beginnen auf dem Gelände des Deutschen Elektronensynchrotrons (Desy), das seit Jahrzehnten mit Röntgenstrahlen forscht. Sie enden in einer riesigen unterirdischen Experimentierhalle in Schenefeld, einem Nachbarort der Hansestadt.

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XFEL von der Seite; Skizze: Blunck+Morgen Architekten, © European XFEL

Elektronen rasen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit

Im Untergrund von Desy beginnt die Produktion der Röntgenblitze. Im so genannten Injektor bombardiert ein Laser aus einem Stückchen Caesiumtellurid in jeder Sekunde 27.000 Elektronenpakete heraus. Die werden in einem Linearbeschleuniger auf eine Geschwindigkeit knapp unter der des Lichts gebracht, die bei fast 300.000 Kilometern pro Sekunde liegt. Die rasenden Pakete werden in Undulatoren von Magneten auf einen Zickzackkurs gezwungen. Bei jeder Richtungsänderung senden sie Photonen aus, die die Eigenschaft von Röntgenlicht haben.


Weltweit leistungsfähigster Röntgenlaser

All diese Photonen formieren sich zu einem Laserstrahl, der in letztlich fünf Experimentierkabinen endet. Die weltweit präzisesten Spiegel teilen den Strahl auf, sodass jede Kabine etwas abbekommt. Sie sind so glatt, dass die größte Abweichung bei einem Nanometer liegt, also einem Millionstel Millimeter. Überträgt man das auf eine 40 Kilometer lange Straße beträgt die maximale Abweichung in der Höhe beim Durchmesser eines Menschenhaares.
Der European XFEL ist der mit Abstand leistungsfähigste Röntgenlaser der Welt. Die Frequenz der Röntgenblitze ist 200 Mal höher als die der zweitbesten Maschine dieser Art in den USA. Die Helligkeit ist doppelt so hoch. Genutzt wird die Maschine von Forschern der beteiligten Länder. Dazu gehören die meisten-Staaten sowie Russland und die Schweiz. Die Kosten liegen bei 1,2 Milliarden Euro, von denen Deutschland den größten Teil trägt.

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1 Kommentar

  1. werner

    6. Oktober 2016 at 08:36

    Liest bei Euch eigentlich keiner einen Artikel vor der Veröffentlichung nochmals durch? Jede Menge Schreib- und Grammatikfehler, Wörter fehlen usw. Dadurch wird der eigentlich interessante Beitrag deutlich abgewertet, weil schwerer lesbar.

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