40 Jahre Forschung mit Synchrotronstrahlung bei DESY

Vergangenen Mittwoch feierten 250 Gäste aus aller Welt gemeinsam mit dem Forschungszentrum DESY das 40. Jubiläum eines ganz besonderen Lichts – der so genannten Synchrotronstrahlung, die an Beschleunigern erzeugt wird und ganz spezielle Eigenschaften hat.

Der „Vater“ der Forschung mit Photonen bei DESY, Prof. Peter Stähelin (5ter von rechts), umringt von den Jubiläumsgästen. Stähelin feierte 2004 seinen 80sten Geburtstag.

1964 starteten die ersten Messungen mit dem Lichtstrahl aus dem Ringbeschleuniger DESY. Das Labor war eine der Keimzellen, in denen die weltweite Erfolgsgeschichte der Forschung mit Synchrotronstrahlung begann“, erläuterte der Vorsitzende des DESY-Direktoriums, Prof. Albrecht Wagner, bei der Begrüßung der Gäste. „Heute nutzen etwa 1900 Wissenschaftler aus 31 Ländern unsere Beschleunigeranlagen als leistungsstarke Lichtquellen.“ Doch die Veranstaltung erinnerte nicht nur an die letzten vier Jahrzehnte. Auch der Blick nach vorne stand auf dem Programm. In vier Vorträgen wurden die Lichtquellen der Zukunft vorgestellt: der in der Welt einmalige Freie-Elektronen-Laser VUV-FEL für Vakuum-Ultraviolette und weiche Röntgenstrahlung, der europäische Röntgenlaser XFEL für noch kurzwelligeres Licht sowie der PETRA-Beschleuniger, der zur weltweit brillantesten Speicherring-Röntgenstrahlungsquelle PETRA III ausgebaut wird. „Diese drei neuen Lichtquellen sichern uns einen Spitzenplatz in der Forschung mit Photonen“, betonte Prof. Jochen R. Schneider, Forschungsdirektor bei DESY.

„Wissenschaft ist ein wichtiger Entwicklungsfaktor für eine Region. Wir wissen, was wir in dieser Hinsicht an DESY haben“, hob Jörg Dräger, Wissenschafts- und Gesundheitssenator der Stadt Hamburg, hervor. „Deshalb hat der Senat der Freien und Hansestadt Hamburg DESY die letzten vier Jahrzehnte gefördert und sich nun verpflichtet, gemeinsam mit Schleswig-Holstein den XFEL zu realisieren.“ Auch MinDir Dr. Hermann Schunck vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF zeigte sich von den Zukunftsprojekten von DESY begeistert: „Ich bin überzeugt davon, dass diese Projekte DESY und seinen Nutzergemeinschaften eine fantastische Zukunft eröffnen werden.“

Dabei hat die Synchrotronstrahlung vor 40 Jahren bei DESY ganz klein angefangen: Anfang der 1960er Jahre galt das intensive Licht, das entsteht, wenn beschleunigte Elektronen eine Kurve fliegen, den DESY-Physikern als ungeliebter „Störeffekt“. Aber der damalige Forschungsdirektor Prof. Peter Stähelin erkannte schon früh die Experimentiermöglichkeiten mit der Synchrotronstrahlung und beauftragte 1962 den jungen Nachwuchsphysiker Ruprecht Haensel damit, in seiner Doktorarbeit die Perspektiven der neuen Lichtquelle auszuloten. Nach viel Pionierarbeit konnten 1964 die Messungen mit Synchrotronstrahlung am Beschleunigerring DESY beginnen. Und die Erfolgsstory ging weiter: 1974 ging der größere Speicherring DORIS in Betrieb, an dem neben den Teilchenphysikern auch die Nutzer der Synchrotronstrahlung forschten – seit 1993 wird DORIS sogar ausschließlich als Strahlungsquelle genutzt. Als weiterer Meilenstein wurde 1980 das Hamburger Synchrotronstrahlungslabor HASYLAB gegründet, das über eine große Experimentierhalle mit heute knapp 40 Messplätzen am DORIS-Beschleuniger verfügt. Zudem stehen den HASYLAB-Nutzern drei Testmessplätze für harte Röntgenstrahlung am Ringbeschleuniger PETRA zur Verfügung, der ab 2007 zur Röntgenstrahlungsquelle PETRA III ausgebaut wird und dann Strahlung mit besonders hoher Brillanz liefert. Außerdem können die Wissenschaftler ab 2005 am Freie-Elektronen-Laser VUV-FEL experimentieren, der Strahlung im VUV- und weichen Röntgenbereich erzeugt. Zugleich dient dieser FEL als Pilotanlage für den europäischen Freie-Elektronen-Röntgenlaser XFEL, der noch kürzere Wellenlängen im Röntgenbereich erzeugen wird und ab 2012 in Betrieb gehen soll. Die hochintensiven, ultrakurzen Laserlichtblitze bieten völlig neue Forschungsperspektiven für die Naturwissenschaften und industrielle Nutzer. So lassen sich beispielsweise „Filme“ mit atomarer Auflösung vom Verhalten eines Werkstoffs oder eines Viruspartikels in einer Körperzelle drehen.