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29. Mai 2017
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  XFEL - eine einzigartige Lichtquelle
 
 
 
Erik N.
Nach dem Abitur und dem obligatorischen Zivildienst wurde überstürzt ein Jurastudium begonnen. Die Einsicht: Juristerei wird nicht zur (...)


Ein Meilenstein für die europäischen Wissenschaftler

(DESY) -

Teilchenbeschleuniger - Elektromagnetische Felder beschleunigen die Elektronen in den Supraleitern

Die Bezeichnung XFEL steht für "Freie Elektronen Röntgenlaser" (X-ray free-electron laser). Dieses weltweit einzigartige Gerät wird in Hamburg entstehen. Am 05.06.2007 gab die Bundesforschungsministerin mit ihren französischen und russischen Amtskollegen offiziell den Bau des internationalen Projektes bekannt. Politik und Wissenschaftler erhoffen sich von dem rund eine Milliarden Euro teuren Projekt die Entwicklung neuer Werkstoffe im Nanobereich oder Medikamente.

Mit der neuen Anlage soll die Tür zu einer Welt ungeahnter Möglichkeiten aufgestoßen werden. In einer 3,4 km langen Röhre werden Teilchen durch elektromagnetische Felder enorm beschleunigt und dadurch kurze und intensive Röntgenimpulse ausstrahlen. Um die Teilchen auf diese hohe Geschwindigkeit zu bringen muss der Wiederstand, der allein durch die Luftreibung entstehen würde, möglichst klein gehalten werden. Daher wird erstens in der Beschleunigungsröhre ein Vakuum erzeugt und zweitens die Leitung auf circa -270 Grad Celsius abgekühlt. Durch die extrem niedrigen Temperaturen wird ein Supraleiter geschaffen, in dem durch die extrem niedrigen Temperaturen alle natürliche Bewegung der Materialien zum Erliegen kommt.

Vergleichbar mit einer Kamera mit extrem kurzen Belichtungs- und Aufnahmezeiten werden Reaktionen, die sich in Bruchteilen von Sekunden abspielen, sichtbar gemacht. Ein Teilchenimpuls wird kürzer als 100 Femtosekunden (femto = billiardstel) sein, da Reaktionen auf molekularer Ebene in einer sehr hohen Geschwindigkeit ablaufen und nur so abgelichtet werden können.

Schnappschuss im Supraleiter

Das Prinzip: Ein Laserblitz löst eine photochemische Reaktion aus, ein weiterer blitzt sie unmittelbar darauf. Der zweite Blitz muss präzise einstellbar sein, um den "Schnappschuss“ jeweils zu einem bestimmten Zeitpunkt auszulösen. Eine Serie solcher Momentaufnahmen mit verschiedenen Zeitabständen zwischen dem ersten und dem zweiten Blitz ergibt einen Film des Reaktionsablaufes. Es wird somit die Analyse von Prozessen bis hinab zur Atomgröße ermöglicht werden, womit beispielsweise die Entstehung von Feststoffen dokumentiert werden kann. Profitieren sollen hiervon die verschiedensten Zweige der Naturwissenschaft, von der Physik bis zur Chemie, von der Material- und Geoforschung bis hin zu den Biowissenschaften.

Das Tunnelsystem wird sich in 6 bis 38 Metern Tiefe befinden und von Hamburg-Bahrenfeld bis in ein Experimentierzentrum im schleswig-holsteinischen Schenefeld reichen. Die zentralen Stationen befinden sich auf dem Gelände des Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) in Hamburg. Mit dem Ausbau soll in den nächsten Monaten begonnen werden. Die ersten sechs von insgesamt 10 Messzentren sollen im Jahr 2013 den Betrieb aufnehmen. Für die erste Ausbaustufe sind 850 Millionen Euro veranschlagt worden. In Gänze soll das Projekt 1,08 Milliarden Euro kosten. Deutschland wird höchstens 75 Prozent und die zwölf internationalen Partner mindestens 25 Prozent des Vorhabens bezahlen. Ausser der Bundesrepublik beteiligen sich Dänemark, Frankreich, Griechenland, Großbritannien, Italien, Polen, Russland, Schweden, Schweiz, Spanien, Ungarn und die Volksrepublik China.

Offizielle Homepage: http://www.xfel.net/de/
Erik N.
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