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StartseiteForschung aktuellDie stärksten Röntgenblitze der Welt01.09.2017

Europäischer Röntgen-Laser Die stärksten Röntgenblitze der Welt

Nach acht Jahren Bauzeit geht eine der größten wissenschaftlichen Maschinen in Betrieb: der Europäische Röntgen-Laser XFEL in Hamburg. Das 1,2 Milliarden Euro teure Gerät soll neue Einblicke in unterschiedliche Stoffe wie Nano-Materialien, Proteine und Mineralien schaffen - und damit nicht nur die Grundlagenforschung unterstützen.

Von Frank Grotelüschen

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Die Anlage, deren Betrieb Winfried Decking mit leitet, ist schnurgerade, beginnt in Hamburg-Bahrenfeld und endet in Schenefeld in Schleswig-Holstein – der European XFEL oder Europäische Röntgenlaser. September 2017 (Frank Grotelüschen )
Physiker Winfried Decking im Forschungszentrum DESY Hamburg im European XFEL oder Europäische Röntgenlaser (Frank Grotelüschen )
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"Wir fahren jetzt sieben Stockwerke runter. Wir fahren ungefähr auf 35 Meter Tiefe."

Das Forschungszentrum DESY im Hamburger Stadtteil Bahrenfeld. Der Physiker Winfried Decking hat sein Fahrrad in einen Lastenaufzug geschoben, nun zockelt der Lift 35 Meter in die Tiefe. Warum nimmt er das Rad mit?

"Die Anlage ist dreieinhalb Kilometer lang. Zu Fuß würde das ein bisschen lange dauern. Um das einigermaßen flott zurückzulegen, machen wir das mit dem Fahrrad."

Die Anlage, deren Betrieb Decking mit leitet, ist schnurgerade, beginnt in Hamburg-Bahrenfeld und endet in Schenefeld in Schleswig-Holstein - der European XFEL oder Europäische Röntgenlaser. Er erzeugt die hellsten Röntgenblitze der Welt und soll ganz neue Einblicke schaffen in unterschiedliche Stoffe wie Nanomaterialien, Proteine und Mineralien.

Der Fahrstuhl ist unten angekommen. Durch ein Labyrinth aus Betongängen schieben wir unsere Fahrräder dorthin, wo die Anlage ihren Anfang nimmt.

"Wir gucken jetzt in eine Zwei-Kilometer-Röhre rein. Hat einen Durchmesser von 5,40 Meter, vergleichbar mit einem U-Bahn-Tunnel."

Ein Tunnel voller Hightech

Im Tunnel steckt ein Elektronenbeschleuniger - eine lange Reihe von gelben Metallröhren, jede lang wie ein Baumstamm. Darin fliegen Elektronen, in jeder Röhre erhalten sie einen Kick und werden dadurch immer weiter beschleunigt, bis nahe an die Lichtgeschwindigkeit.

"Der längste supraleitende Linearbeschleuniger der Welt."

Winfried Decking schwingt sich aufs Fahrrad und fährt los. Erst nach einer Weile hält er wieder an.

"Wir sind bei Meter 2.200. Hier fangen jetzt die sogenannten Undulatoren an. Die Undulatoren brauchen wir, um das Röntgenlicht zu erzeugen."

Die Undulatoren sind Magnete, sie zwingen die schnellen Elektronen auf einen Slalomkurs. Dabei senden die Teilchen Röntgenblitze aus, unfassbar kurz und extrem gebündelt. Decking zeigt auf zwei Röhren, jede dünner als ein Unterarm. Wenn der Röntgenlaser läuft, flitzen pro Sekunde 27.000 Blitze durch sie - Weltrekord. Bei Tunnelmeter 3.330 enden die Röhren in einer dicken Betonwand.

"Bei 3.330 ist die Wand, die zur Experimentierhalle führt. Auf der anderen Seite sind dann die Experimente."

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten

Auf der anderen Seite der Wand, in der Experimentierhalle, steht der Australier Adrian Mancuso und strahlt über beide Ohren. Endlich, nach Jahren der Vorbereitung, können seine Experimente beginnen. Mancuso betreut einen der Messplätze des Europäischen Röntgenlasers. Hier treffen die Röntgenblitze auf die Materialproben und durchleuchten sie. Manche Forscher wollen Nanomaterialien für die Elektronik der Zukunft identifizieren, andere das Innere von Planeten simulieren oder den Ablauf chemischer Reaktionen in Zeitlupe filmen. Mancuso hingegen hat es auf Biomoleküle abgesehen.

"Wir wollen die Struktur von Biomolekülen besser verstehen. Mit den Röntgenblitzen wollen wir hochdetaillierte 3D-Bilder machen. Denn wenn wir den Aufbau eines Biomoleküls kennen, können wir darauf schließen, wie es funktioniert. Das könnte sich für die Entwicklung neuer Medikamenten nutzen lassen. Das Potenzial ist enorm."

Die meisten Experimente am European XFEL werden der Grundlagenforschung dienen. Doch manche Erkenntnisse könnten auch dazu taugen, bessere Solarzellen zu konstruieren, effizientere Katalysatoren - und neue Medikamente.

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