Internationaler Röntgenlaser European XFEL eröffnet

Der erste Röntgenstrahl am Ende des Tunnels wurde am 27. Mai erzeugt, die ersten Röntgenquanten erreichten die Experimentier-Halle am 23. Juni und kohärente Röntgenbeugung ließ sich erstmals am 29. Juni in der Anlage demonstrieren. Am 1. September haben die Forschungsminister bzw. Vertreter der 11 Partnerländer nun auch offiziell den Forschungsbetrieb gestartet. Der European XFEL kostet rund 1,2 Milliarden Euro. Deutschland trägt 58 Prozent der Baukosten,  Russland 27 Prozent und die anderen Partner zwischen einem und drei Prozent.

In einem 1,7 Kilometer langen Beschleunigertunnel, der am DESY in Hamburg beginnt, bringen insgesamt 96 supraleitende Beschleunigerstufen Elektronen auf eine Energie von bis zu 17,5 GeV. Die beschleunigten Elektronenpakete werden anschließend in den Photonenteil des European XFEL geleitet und erreichen dort die Undulatoren. Diese bestehen aus einer Kette entgegengesetzt gepolter Magnete und bringen die Elektronenpakete auf einen engen Slalomkurs. In einem sich selbst lawinenartig verstärkenden Prozess entstehen dabei extrem helle und kurze Röntgenblitze mit laserartigen Eigenschaften.

Am European XFEL lassen sich künftig bis zu 27 000 Röntgenblitze pro Sekunde erzeugen, 200-mal mehr als an anderen Röntgenlasern. Mit Hilfe spezieller Instrumente ermöglicht das völlig neue Einblicke in atomare Details und schnelle Prozesse im Nanokosmos. Forscher können dann beispielsweise die dreidimensionale Struktur von Biomolekülen und anderen biologischen Partikeln schneller und besser als bisher entschlüsseln. Darüber hinaus lassen sich aus der raschen Folge der Einzelbilder Filme erzeugen, mit denen sich der zeitliche Ablauf von chemischen Vorgängen studieren lässt.

 „Wir sind stolz darauf, den stärksten Röntgenlaser der Welt zu eröffnen und zusammen mit den Nutzern den Forschungsbetrieb aufzunehmen. Der European XFEL ist eine einzigartige Anlage, die ganz neue Wissenschaftsbereiche eröffnen wird“, sagte Robert Feidenhans’l, der Geschäftsführer des European XFEL. „Was vor über 20 Jahren als Vision bei DESY begann und auf den Weg gebracht wurde, ist heute Wirklichkeit“, freute sich Helmut Dosch, Vorsitzender des DESY-Direktoriums.

Am European XFEL werden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus aller Welt arbeiten, die sich über ein Auswahlverfahren um Experimentierzeit bewerben können. Die Vergabe der „Strahlzeit“ – in der Regel etwa ein bis zwei Wochen pro Gruppe und Experiment – erfolgt ausschließlich nach dem Kriterium der wissenschaftlichen Exzellenz der eingereichten Vorschläge.

Zwei der insgesamt sechs vorgesehenen Experimentierstationen sind betriebsbereit: das Instrument FXE, mit dem sich schnelle Reaktionen untersuchen und Molekülfilme aufnehmen lassen, und SPB/SFX, das für die Erforschung der Struktur von Biomolekülen, Viren und Zellbestandteilen entwickelt wurde.

Bei  SPB/SFX drückten die Gäste den Startknopf für das erste Experiment zur Strukturbestimmung eines Biomoleküls am European XFEL. Bei diesem Modellexperiment ist die Struktur bereits bekannt: Das Experiment dient dazu, die Experimentierbedingungen zu überprüfen, beispielsweise ob Röntgenlaser und Instrument optimal aufeinander abgestimmt sind. Die ersten Proben mit unbekannter Struktur werden Nutzer dann ab Mitte September mit an die Anlage bringen.

Alexander Pawlak / European XFEL