Der Freie-Elektronen-Laser FLASH versorgt Wissenschaftler aus aller Welt mit hochintensiver, ultrakurz gepulster Strahlung im extremen Ultraviolett und im weichen Röntgenbereich. FLASH war der erste Freie-Elektronen Laser (FEL) weltweit an dem diese kurzen Wellenlängen realisiert wurden.

Mit seinem supraleitenden Linearbeschleuniger ist FLASH zugleich die Pionieranlage für diese Beschleunigertechnologie, die sowohl für den European XFEL in der Metropolregion Hamburg verwendet wird als auch für den im Bau befindlichen Freie-Elektronen-Laser LCLS-II in Stanford (USA).

An FLASH fanden wichtige und grundlegende Experimente statt, die es ermöglichen das „Molekülkino“ im Nanokosmos zu verfolgen. Die Messzeit an FLASH ist hoch begehrt und DESY plant deshalb bereits die Zukunft der Anlage, die zu der neuesten Generation der Röntgenlichtquellen weltweit zählt.

Unter dem Namen FLASH2020 wird die langfristige Perspektive des 300 Meter langen Freie-Elektronen-Lasers erarbeitet. Ein wesentliches Ziel besteht darin, den Linearbeschleuniger so zu optimieren, dass eine bis zu hundertfach größere Zahl von Röntgenlaserpulsen mit gleichmäßigem Pulsabstand möglich wird. Dazu muss unter anderem die Anzahl der supraleitenden Beschleunigermodule verdoppelt werden. FLASH2020 wird zeitgleich zwei Freie-Elektronen-Laser-Strecken betreiben, die unabhängig voneinander jeweils mehrere Messplätze mit ultrakurz gepulster Röntgenlaserstrahlung versorgen. Auch der Betrieb von weiteren Strecken ist künftig prinzipiell möglich.

Schnappschüsse in schneller Folge

Eine schnellere Abfolge der Röntgenpulse und damit eine größere Anzahl von Pulsen pro Sekunde ermöglicht es den Forschern, dynamische Prozesse in Materialien und chemischen Reaktionen zu untersuchen, die heute noch nicht zugänglich sind. FLASH2020 eröffnet herausragende Möglichkeiten die Struktur, Funktion und Dynamik von Materie mit atomarer Auflösung im Femtosekundenbereich, das sind billiardstel Sekunden, bei höchsten Pulsraten zu erforschen. Forscher können dann fundamentale Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie zeitaufgelöst untersuchen, entscheidende Übergangsstadien in biochemischen oder katalytischen Reaktionen beobachten, lichtinduzierte Kontrolle von Hochtemperatur-Supraleitern oder ultraschnelle magnetische Schaltvorgänge verfolgen. Das Wachstum von Nanopartikeln lässt sich ebenso in-situ beobachten wie die Bewegungen von Biomolekülen.

Der Ausbau von FLASH könnte ab 2020 erfolgen, die neue Anlage FLASH2020 würde über 15 Jahre lang den Wissenschaftlern herausragende Experimentierbedingungen bieten.