Energiereiche Röntgenphotonen im Blick
Forschungsverbund zu neuen Methoden der Röntgenspektroskopie erhält 1,5 Millionen Euro Förderung.
Wie bewegen sich Elektronen in Ionen und Atomen und wie laufen chemische Reaktionen ab? Dank hochauflösender Analyseverfahren können Wissenschaftler heute immer kleinere Details abbilden und immer schnellere Naturprozesse verfolgen. Das sei unter anderem der rasanten Entwicklung von Quellen brillanter Röntgenstrahlung zu verdanken, meint Thomas Stöhlker vom Institut für Optik und Quantenelektronik der FSU Jena. Allerdings habe diese Entwicklung das verfügbare Instrumentarium zur Messung und Charakterisierung von Röntgenphotonen abgehängt.
Abb.: Thomas Stöhlker von der Uni Jena ist Sprecher des Verbundprojekts „PolarX: Präzisions-Röntgen-Spektroskopie und -Polarimetrie“. (Bild: U. Jena)
Daher wurde das Projekt „PolarX: Präzisions-Röntgen-Spektroskopie und -Polarimetrie“ ins Leben gerufen, an dem neben der Uni Jena auch Wissenschaftler der Uni Heidelberg, vom MPI für Kernphysik sowie von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig beteiligt sind. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Verbundprojekt in den kommenden drei Jahren nun mit insgesamt rund 1,5 Millionen Euro.
Ziel ist es, die bereits etablierten Nachweismethoden aus dem optischen Bereich auf den Bereich des Röntgenspektrums auszuweiten und beide Bereiche methodisch aneinander zu koppeln beziehungsweise aufeinander abzustimmen. Grundlage dieser Methoden ist die Wechselwirkung von elektromagnetischer Strahlung mit Atomen oder Ionen. Mithilfe von Absorptionsspektren wollen die Wissenschaftler Erkenntnisse über die Struktur der atomaren und chemischen Bindungen von Atomen und Molekülen gewinnen.
Für den optischen Bereich sind diese spektroskopischen Methoden längst etabliert und vielfältig im Einsatz. „Im Vergleich zu Photonen im sichtbaren Bereich sind Röntgenphotonen aber sehr viel energiereicher“, sagt Stephan Fritzsche von der Uni Jena. „Treffen diese auf Materie-Teilchen sind ganz andere Übergänge und Anregungszustände möglich“, so der theoretische Physiker, der eines der Jenaer Teilprojekte des Forschungsverbundes leitet. Doch diese Übergänge sind bislang nicht ausreichend charakterisiert und standardisiert, was die Jenaer Physiker und ihre Kooperationspartner nun vorantreiben wollen.
Präzise Energiestandards für Röntgen-Photonen sind nicht nur für die Grundlagenforschung wünschenswert. Auch in der Materialforschung, der Festkörperphysik oder bei hochauflösenden Bildgebungsverfahren lassen sich diese praktisch nutzen. Einen weiteren Anwendungsbereich sehen die Forscher in der Metrologie, der Lehre von Maßen und Maßsystemen.
FSU / AH
