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Fünf Monate in Betrieb: Röntgenlaser European XFEL begeistert Forscher

Wer hat je in den Nanokosmos geschaut? Der Röntgenlaser European XFEL am Hamburger Stadtrand soll genau solche Blicke ermöglichen. Nach den ersten Bildern ist mancher Wissenschaftler ganz aus dem Häuschen.

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Fünf Monate in Betrieb: Röntgenlaser European XFEL begeistert Forscher

Im Laser-Labor am XFEL

(Bild: European XFEL / Jan Hosan)

Fünf Monate nach Inbetriebnahme des European XFEL in Schenefeld bei Hamburg haben bereits 340 Wissenschaftler mit dem spektakulären Röntgenlaser gearbeitet. Es seien rund 700 Terabyte an Daten mit der Superkamera erstellt worden, sagte Geschäftsführer Robert Feidenhans'l. Die Forscher aus Deutschland, USA, Russland, Großbritannien und anderen Ländern seien begeistert gewesen. Über ihre Ergebnisse wollten sie vor den geplanten wissenschaftlichen Veröffentlichungen aber nichts verraten. "Das hat gezeigt, dass alles richtig funktioniert", sagte Feidenhans'l.

Allerdings habe es auch eine Panne gegeben. Ein Spiegel, der mehrere hundert Meter vor der Experimentierstation den Röntgenstrahl auf die Probe fokussiert, sei ausgefallen. Ein Mechanismus zur Krümmung des Spiegels habe nicht funktioniert. Für die Reparatur musste der Betrieb zwei Wochen unterbrochen werden.

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Die ultrakurzen und ultrahellen Röntgenlaserbiltze am European XFEL ermöglichen die Untersuchung von ultraschnellen Prozessen, zum Beispiel in der Chemie. Mit dem Röntgenlaserstrahl synchronisierte optische Laser (rot) setzen den Prozess in Gang und aktivieren die Probe, hier in einer Flüssigkeit gelöst dargestellt. Die Untersuchung mit dem Röntgenlaserstrahl (blau) erfolgt direkt darauf, das gestreute Röntgenlicht wird im Detektor aufgenommen (rechts). Aufeinanderfolgende Pulse nehmen verschiedene Phasen der chemischen Reaktion auf. Die Bilder können anschließend zu einem Zeitlupen-Molekülfilm zusammengesetzt werden. (Bild: European XFEL / Rey.Hori)

Seit Januar gibt es eine erneute Pause, um die Anlage weiter aufzubauen. Bislang erreicht der Röntgenlaser 300 Blitze pro Sekunde und liegt damit schon über der Leistungsfähigkeit einer ähnlichen Apparatur in den USA, die 120 Blitze pro Sekunde schafft. Bis Ende des Jahres soll sich der XFEL auf 3000 Pulse steigern, im Vollbetrieb ab Anfang 2020 soll er 27.000 Mal pro Sekunde blitzen. Die Zahl der Experimentierstationen wird von zwei auf sechs steigen.

Ab 8. März können die ersten 14 Forschergruppen eine Nachstrahlzeit von etwa fünf Wochen in Anspruch nehmen. "Wir wollen ganz sicher sein, dass alle die Daten haben, die sie brauchen", sagte Feidenhans'l. Die ersten Experimente sollten auf jeden Fall gelingen. Eine weitere Serie von Versuchen wird Ende August beginnen. Dafür seien bereits wieder mehr als 60 Vorschläge eingegangen. 12 bis 14 davon könnten angenommen werden, sagte der Geschäftsführer.

Die Bilder aus dem Nanokosmos können auch gestandene Forscher aus dem Häuschen bringen. Die Biochemikerin Petra Fromme, die am Desy in Hamburg-Bahrenfeld und an der State University Arizona forscht, habe sich eins der über 40.000 Fotos ihres Photosynthese-Experiments auf ihr Handy geladen und es allen XFEL-Direktoren gezeigt. "Bei jedem Direktor hat sie dann eine Stunde gebraucht, um zu erklären, wie gut das gegangen ist", erzählte Feidenhans'l schmunzelnd. Was die Begeisterung der Professorin auslöste: "Ein schwarzes Streubild mit weißen Flecken."

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Einer der Tunnel des XFEL
(Bild: European XFEL)

Der Röntgenlaser war am 1. September vergangenen Jahres in Betrieb gegangen. Die 1,2 Milliarden Euro teure Anlage, an der elf Länder beteiligt sind, soll dreidimensionale Detailaufnahmen von Molekülen, Zellen und Viren liefern. Auch das Filmen chemischer Reaktionen soll möglich sein. Dafür werden in einem 3,4 Kilometer langen unterirdischen Tunnel ultraschnelle Röntgenblitze erzeugt. XFEL steht für X-Ray Free-Electron Laser, also in etwa Freie-Elektronen-Laser für Röntgenlicht. (dpa) / (mho)

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