Der internationale Röntgenlaser European XFEL hat einen der letzten großen Meilensteine auf dem Weg zum Beginn der wissenschaftlichen Experimente erreicht: DESY hat den Teilchenbeschleuniger, der den Röntgenlaser antreibt, erfolgreich auf voller Länge in Betrieb genommen. Die schnellen Teilchen durchfliegen nun den kompletten 2,1 Kilometer langen Beschleunigertunnel. Im nächsten Schritt wird die Energie der Elektronen weiter erhöht, bevor sie in die magnetische Slalomstrecke geschickt werden, in der sie das helle Röntgenlaserlicht erzeugen. Dieses „First Lasing“ ist für Mai geplant.
Abb.: Blick in den 2,1 Kilometer langen Beschleunigertunnel des European XFEL mit den gelben supraleitenden Beschleunigermodulen. (Bild: D. Nölle, DESY)
„Der Teilchenbeschleuniger des European XFEL ist der erste supraleitende Linearbeschleuniger dieser Größe, der auf der Welt in Betrieb genommen wird. Mit der Inbetriebnahme dieser komplexen Anlage krönen DESY- und European-XFEL-Wissenschaftler ihr zwanzigjähriges Engagement in Entwicklung und Bau dieses internationalen Großprojekts. Die ersten Experimente sind nun in greifbarer Nähe“, sagt Helmut Dosch, Vorsitzender des DESY-Direktoriums. Der European XFEL ist ein Röntgenlaser der Superlative: Die Forschungsanlage wird in Zukunft bis zu 27.000 Röntgenlaserblitze pro Sekunde produzieren, jeder so kurz und intensiv, dass die Forscher damit Strukturen und Bewegungen auf atomarer Ebene abbilden können.
Der supraleitende Teilchenbeschleuniger der Anlage ist die Schlüsselkomponente für die Funktion des insgesamt 3,4 Kilometer langen Röntgenlasers. Die supraleitende TESLA-Technologie des Beschleunigers, die in internationaler Zusammenarbeit unter DESY-Federführung entwickelt wurde, ist Basis für die einzigartig hohe Rate von Röntgenlaserblitzen. Von Dezember bis Januar war der Beschleuniger zunächst auf seine Betriebstemperatur von minus 271 Grad Celsius abgekühlt worden. Dann gingen der Injektor und der vordere Abschnitt des Hauptbeschleunigers in Betrieb, die zusammen 18 von 98 Beschleunigermodulen umfassen. Hier werden die Elektronenpakete sowohl beschleunigt als auch in drei Stufen auf eine Länge von bis zu zehn Mikrometer verkürzt. Zuletzt wurde der dritte Abschnitt des Beschleunigers in Betrieb genommen. Die Elektronen erreichen aktuell eine Energie von zwölf Giga-Elektronenvolt, im Regelbetrieb sind bis zu 17,5 GeV geplant.
„Die Energie und weitere Eigenschaften der Elektronenpakete liegen jetzt bereits in dem Bereich, wo sie auch im ersten Nutzerbetrieb liegen werden“, sagt DESY-Physiker Winfried Decking, der die Inbetriebnahme des European-XFEL-Beschleunigers leitet. Das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten des Beschleunigers und der Strahlführung wird jetzt intensiv geprüft, bevor die beschleunigten Elektronen in die nachfolgenden, bis zu 210 Meter langen speziellen Magnetanordnungen, die Undulatoren, geführt werden. Dort werden sie das helle Röntgenlaserlicht erzeugen. Der wissenschaftliche Experimentierbetrieb soll im Herbst dieses Jahres beginnen.
DESY / E-XFEL / RK
