Er ist ein Highlight im wahrsten Sinne des Wortes: Der europäische Freie-Elektronen-Röntgenlaser European XFEL wird hochintensive, ultrakurze Laserlichtblitze im Röntgenbereich erzeugen, deren Wellenlängen nochmals deutlich kürzer sind als die der FLASH-Anlage bei DESY. Damit eröffnet der European XFEL völlig neue, vielversprechende Experimentiermöglichkeiten in fast allen Naturwissenschaften.

European XFEL – Europas Leuchtturm für die Wissenschaft

Die 3,4 Kilometer lange Anlage, die sich derzeit im Bau befindet, reicht von DESY in Hamburg bis in die schleswig-holsteinische Stadt Schenefeld (Kreis Pinneberg), wo der Forschungscampus mit einer Experimentierhalle mit Platz für zehn Messstationen entsteht. Der European XFEL wurde im Februar 2003 im Grundsatz genehmigt und wird als eigenständiges europäisches Projekt realisiert, an dem sich DESY maßgeblich beteiligt. Anfang Juni 2007 gab das Bundesforschungsministerium grünes Licht für den Bau einer Startversion mit sechs Messplätzen, die von Deutschland und internationalen Partnern finanziert wird. Der Beginn der Inbetriebnahme ist für 2014 geplant.

Freie-Elektronen-Laser auf supraleitender Basis

Der kleinere Freie-Elektronen-Laser FLASH bei DESY und der European XFEL arbeiten nach demselben Prinzip: Zunächst werden Elektronen in einem supraleitenden Linearbeschleuniger auf hohe Energien gebracht, bei FLASH auf 1,2 Milliarden Elektronenvolt (1,2 GeV), beim European XFEL auf 17,5 GeV. Anschließend werden die Elektronen in langen Undulatoren auf einen Slalomkurs gezwungen und zur Aussendung von hochintensiven Röntgenlaserblitzen veranlasst.

Im Gegensatz zu ähnlichen Anlagen in Kalifornien und Japan, bei denen konventionelle Beschleunigertechnologien zum Einsatz kommen, beinhaltet der European XFEL – ebenso wie FLASH – einen supraleitenden Linearbeschleuniger. Die Nutzung der supraleitenden Beschleunigertechnologie, die von DESY gemeinsam mit internationalen Partnern im Rahmen des TESLA-Projekts entwickelt wurde, bringt dabei entscheidende Vorteile.

Vorteil Supraleitung

Der Einsatz supraleitender Beschleunigungsstrukturen ermöglicht einen Elektronenstrahl, der aus vielen hintereinander gereihten Elektronenpaketen besteht und von besonders hoher Qualität ist. Dadurch lassen sich am European XFEL weit mehr Lichtblitze pro Sekunde erzeugen als an den beiden anderen Standorten. Bestimmte Experimente werden daher nur am European XFEL möglich sein, andere können weit schneller durchgeführt werden. Auch lassen sich mit der höheren Anzahl von Elektronenpaketen mehr Messplätze gleichzeitig bedienen.

Über ihren Einsatz bei FLASH und European XFEL hinaus wird die supraleitende Beschleunigertechnologie im Rahmen der Entwicklungsarbeiten für den geplanten International Linear Collider ILC, das Zukunftsprojekt der Teilchenphysik, bei DESY intensiv weiter vorangetrieben.