In der Metropolregion Hamburg entsteht eine Forschungsanlage der Superlative: Der European XFEL wird ultrakurze Laserlichtblitze im Röntgenbereich erzeugen – 27 000 Mal in der Sekunde und mit einer Leuchtstärke, die milliardenfach höher ist als die der besten Röntgenstrahlungsquellen herkömmlicher Art. Die Anlage hat weltweit einzigartige Eigenschaften und eröffnet völlig neue Forschungsmöglichkeiten für Naturwissenschaftler und industrielle Anwender.

Einzigartiger Röntgenlaser in der Metropolregion Hamburg

DESY beteiligt sich maßgeblich an diesem europäischen Großprojekt. Die Anfänge des European XFEL liegen in doppeltem Sinne bei DESY: Auf dem Gelände in Hamburg Bahrenfeld beginnt die 3,4 Kilometer lange Anlage, hier entstand auch die Vision eines Röntgenlasers und hier begannen die Vorbereitungen für die Realisierung des Projekts.

Schlüsseltechnologie für die Lichtquelle der Zukunft

Basis für den European XFEL ist ein supraleitender Linearbeschleuniger für Elektronen, dessen Technologie DESY gemeinsam mit internationalen Partnern im Rahmen der TESLA Collaboration entwickelt hat. Der hochenergetische Elektronenstrahl treibt einen Freie-Elektronen-Laser, der ultrakurz gepulste Röntgenstrahlung mit echten Lasereigenschaften erzeugt. Damit erschließen sich Forschungsfelder, von denen Wissenschaftler bisher nur träumen konnten: So können sie erstmals Vorgänge im Nanokosmos in Realzeit beobachten, also „Liveübertragungen“ von chemischen Reaktionen schalten.

Mit den Röntgenblitzen des European XFEL lassen sich atomare Details von Viren und Zellen entschlüsseln, dreidimensionale Aufnahmen aus dem Nanokosmos machen, chemische Reaktionen filmen und Vorgänge unter Extrembedingungen untersuchen, wie sie etwa im Inneren von Planeten vorherrschen. Damit ermöglicht die Anlage neue Erkenntnisse in nahezu allen technisch-wissenschaftlichen Bereichen, die für die Alltagswelt von zentraler Bedeutung sind – darunter Medizin, Pharmazie, Chemie, Materialwissenschaft, Nanotechnologie, Energietechnik und Elektronik.

Pionieranlage FLASH bei DESY

Mit dem Freie-Elektronen-Laser FLASH betreibt DESY seit 2005 einen 260 Meter langen Prototyp des European XFEL. Der Andrang an den fünf Experimentierstationen von FLASH ist groß. Internationale Wissenschaftlerteams gewinnen hier bahnbrechende Erkenntnisse über Strukturen und Reaktionen im Nanokosmos. Außerdem finden hier wichtige Tests für nahezu alle technischen Komponenten des neuen Röntgenlasers statt, da FLASH auf der gleichen Technologie beruht wie der European XFEL. Deshalb bietet FLASH ideale Bedingungen, um diese Technologie in all den erforderlichen Komponenten bis zur industriellen Serienreife voranzutreiben.

Zwei starke Partner

Als europäisches Projekt wird der European XFEL von einer eigenständigen Forschungsorganisation betrieben, bei der DESY ein Gesellschafter neben anderen ist. Die Beziehung zwischen der European XFEL GmbH und DESY ist aber nicht nur wegen der räumlichen Nähe eine besondere. Bei DESY wurden die ersten Pläne für den European XFEL entwickelt und das Planfeststellungsverfahren für das Großprojekt initiiert. DESY ist Bauherr der Tiefbauarbeiten, die im Januar 2009 begonnen haben. Außerdem baut DESY zusammen mit internationalen Partnern das Herzstück der Röntgenlaseranlage: den rund zwei Kilometer langen Beschleuniger inklusive der Elektronenquelle. Nach Fertigstellung wird DESY im Auftrag der European XFEL GmbH mit dem Betrieb des Beschleunigers betraut.

Auch in Zukunft werden die European XFEL GmbH und DESY also starke Partner sein und den neuen Röntgenlaser zu einem Leuchtturm der Wissenschaft mit internationaler Strahlkraft machen. DESY bringt dabei seine Stärken als eines der vielseitigsten und innovativsten Photonen-Zentren der Welt ein, das mit seinen begehrten Lichtquellen Spitzentechnologie auch für andere Forschungsinstitute und die forschende Industrie bereitstellt und wesentliche Beiträge für die Grundlagenforschung liefert.