Mehr Licht!

Im sichtbaren Wellenlängenspektrum ermöglichen moderne optische Laser Untersuchungen von ultraschnellen Prozessen, neuen Materialien oder zur Telekommunikation. Und von Synchrotronen erzeugte Röntgenstrahlung erlaubt Einblicke in winzige Strukturen und andere verborgene Teile des Nanokosmos. In beiden Bereichen entstanden große internationale Laser- und Beschleunigerzentren, die mit verbesserten Röntgenlicht-Eigenschaften die Forschungs­möglichkeiten erweiterten. Die EU fördert nun das 7-Millionen-Euro-Projekt European Cluster of Advanced Laser Light Sources (EUCALL), das die beiden Arten von Forschungs­zentren näher zusammenbringen wird. Das Projekt wird von European XFEL koordiniert, einem im Bau befindlichen Freie-Elektronen-Röntgenlaser in der Metropolregion Hamburg, der 2017 den Betrieb aufnehmen wird.

Tausende von Wissenschaftlern aus Forschungsgebieten wie Biomedizin, Biologie, Physik, Material­wissenschaften und vielen anderen kommen aus der ganzen Welt zu diesen Zentren. Die auf Teilchen­beschleunigern basierenden Synchrotrone beispielsweise liefern ultra­helle Röntgen­strahlen, und die neueren Freie-Elektronen-Röntgenlaser erweitern die Grenzen der beschleuniger­­basierten Technologien mit ultrakurzen Pulsen laserartigen Röntgen­lichts von beispielloser Leuchtstärke. Seit einigen Jahren werden intensive Röntgen­strahlen auch mit Hilfe von speziellen optischen Lasern erzeugt und entsprechende Forschungs­­infra­­strukturen errichtet.

Im Rahmen des EUCALL-Projekts arbeiten beschleuniger- und laser­betriebene Röntgen-Forschungsinfrastrukturen in Europa erstmals auf technischer, wissenschaftlicher und strategischer Ebene umfassend zusammen. Eines der Hauptziele des Projekts ist es, durch neue Synergien zwischen den Forschungs­infra­strukturen wesentliche wissenschaftliche und technologische Fortschritte zu erzielen.

Drei große internationale Forschungs­infra­strukturen spielen bei EUCALL eine Schlüsselrolle: Der European XFEL, der ultrahelle Röntgen­laser­blitze für die Untersuchung von nano­meter­­kleinen Partikeln, ultraschnellen Prozessen und extremen Zuständen der Materie erzeugen wird; die Extreme Light Infrastructure (ELI), bestehend aus drei innovativen optischen Hochleistungslaser-Laboratorien in der Tschechischen Republik, Ungarn und Rumänien, die 2018 in Betrieb gehen wird; und die European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble, Frankreich, eines der bedeutendsten Röntgen­forschungs­zentren der Welt.

Fünf weitere Institute sind außerdem am Projekt beteiligt: Das Deutsche Elektronen-Synchrotron DESY in Hamburg mit den Röntgenquellen FLASH und PETRA III; Elettra im italienischen Triest, das den zweistufigen Freie-Elektronen-Laser FERMI als Nutzer­einrichtung betreibt; das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, das optische Hochleistungs­laser-Anlagen und einen Freie-Elektronen-Laser betreibt; die Universität Lund, die in Schweden das Synchrotron MAX-IV baut; und das Paul-Scherrer-Institut, das in Villigen, Schweiz, den Freie-Elektronen-Röntgenlaser SwissFEL baut.

Die beteiligten Forschungsi­nfra­strukturen verfügen über sehr umfang­reiche Erfahrungen, die an einer Vielzahl von laser- und beschleuniger­­basierten Röntgenlabors gesammelt wurden. EUCALL umfasst deshalb auch die bestehenden EU-Kooperationen dieser Einrichtungen, LASERLAB-Europe und FELs of Europe, sowie drei Partner, die eng mit ELI zusammen­arbeiten. „EUCALL ermöglicht es laser- und beschleuniger­­basierten Röntgen­­forschungs­­einrichtungen in Europa, gemeinsame Strategien und neue Technologien zu entwickeln, um den wissen­schaftlichen Nutzern noch mehr Forschungs­­möglichkeiten zu eröffnen“, erklärt Thomas Tschentscher, wissenschaftlicher Direktor bei European XFEL und EUCALL-Projektkoordinator.

European XFEL wird am 29. und 30. Oktober in Hamburg ein EUCALL-Auftakttreffen veranstalten. Über die dreijährige Laufzeit von EUCALL hinaus sieht das Projekt vor, eine langfristige Kooperation zwischen den beteiligten Forschungs­­infra­strukturen zu etablieren mit dem Ziel, die Forschungs­­möglichkeiten weiterzuentwickeln und eine engeren Zusammen­­arbeit zu fördern. Das Projekt wird durch die Europäische Kommission im Rahmenprogramm für Forschung und Innovation HORIZON 2020 unter der Finanzhilfe­­vereinbarung Nr. 654220 gefördert.

European XFEL / DE