Das Zukunftsprojekt TESLA

Das Zukunftsprojekt TESLA

Zweifelsohne hat das Wissen der Menschheit noch nie so stark zugenommen wie im 20. Jahrhundert.

Sir John Maddox (*1925)

Wer aber glaubt, es hätte sich ausgeforscht, irrt. Einer der besten Kenner der Naturwissenschaften, Sir John Maddox, langjähriger Chefredakteur der britischen Wissenschaftszeitschrift Nature, wurde vor einiger Zeit gefragt, was er für die bedeutendsten Welträtsel halte. Er kam bei seiner Auflistung des Unwissens auf vier Problemfelder:

Wie ist das Universum entstanden?
Woraus besteht Materie?
Was sind Ursprung und Natur des Lebens?
Wie arbeitet das Gehirn?

So unterschiedlich diese Bereiche auch klingen mögen - In internationaler Zusammenarbeit nehmen bei DESY die Planungen für ein Projekt konkrekte Formen an, das Antworten auf alle vier Fragenkomplexe bringen könnte. TESLA ist sein Name. Dahinter verbirgt sich ein 33 Kilometer langer Teilchenbeschleuniger, in den Quellen für sehr intensives Röntgenlicht integriert sind. Mit TESLA würde ein interdisziplinäres Forschungszentrum entstehen, das die Bereiche Teilchenphysik, Materialforschung, Strukturbiologie und vieles mehr miteinander vereint.

Teilchenbeschleuniger und Röntgenlaser
Wenn in TESLA ein Elektron auf ein Positron stößt, werden beide zusammen 500 bis 800 Milliarden Elektronenvolt besitzen. Dies entspricht den Energien, wie sie Teilchen ungefähr eine billionstel Sekunde nach dem Urknall besaßen. Es gibt weltweit keinen Beschleuniger, mit dem Elektron-Positron-Zusammenstöße bei solch hohen Energien untersucht werden können. So kommt der bisher Beste seiner Klasse, der Ringbeschleuniger LEP am CERN, nur auf gut 200 Milliarden Elektronenvolt. Solche Energien sind aber notwendig, um in neue Bereiche der Teilchenphysik vorzudringen.

Die Spitzenleuchtstärke
von TESLA im Vergleich

Auf der anderen Seite werden in TESLA Quellen für hochintensives Röntgenlicht eingebaut sein, die völlig neue Möglichkeiten in der Erforschung biologischer und chemischer Strukturen ermöglichen werden. Die Energie des Lichts, das in in diesen Röntgenlasern entsteht, wächst mit der Energie der Elektronen. Mit TESLA werden Wellenlängen von 0,1 Nanometern im "harten" Röntgenbereich möglich sein. Diese Wellenlängen entsprechen den Abmessungen eines Atoms und lassen völlig neue Einblicke in die Materie zu. Das Prinzip, das dabei Verwendung finden wird, ist das des Freie-Elektronen-Lasers (siehe WebThema der Woche: "Das Licht der Zukunft" vom 9. Juni 2000).

Das Licht wird in extrem kurzen Blitzen mit einer Dauer von 100 millionstel milliardstel Sekunden (100 Femtosekunden) erzeugt. Das ist die Zeitdauer, in der beispielsweise elektronische Anregungen in Molekülen ablaufen. Damit können Vorgänge auf dieser Ebene zum ersten Mal gefilmt werden.

Das TESLA-Projekt befindet sich zurzeit in einer konkreten Planungsphase. Im Frühkjahr 2001 wird dem Wissenschaftsrat eine ausführliche Projektbeschreibung zur Begutachtung vorgelegt werden. Mit einer politischen Entscheidung wird 2002/2003 gerechnet. Der Forschungbetrieb könnte dann um das Jahr 2010 aufgenommen werden.