European XFEL

Einleitung

Der European XFEL (European X-ray Free-Electron Laser) ist die weltweit leistungsfähigste Röntgenlaser-Anlage, die sich in Hamburg und Schenefeld (Schleswig-Holstein) befindet. Die Einrichtung wurde 2017 offiziell in Betrieb genommen und bietet einzigartige Möglichkeiten zur Erforschung von Materie auf atomarer und molekularer Eben

Copyright: European XFEL / Luftaufnahmen 2017/18/21: FHH, Landesbetrieb Geoinf. und Vermessung
Technische Details

• Länge: Die Anlage erstreckt sich über 3,4 Kilometer, wobei der größte Teil unterirdisch verläuft.
• Beschleunigerenergie: Elektronen werden auf bis zu 17,5 Milliarden Elektronenvolt (GeV) beschleunigt.
• Röntgenlaserblitze: Bis zu 27.000 Blitze pro Sekunde mit Wellenlängen zwischen 0,04 und 4,7 Nanometern (nm).
• Pulse: Die Röntgenpulse haben eine Dauer von weniger als 100 Femtosekunden (fs), was extrem kurze Belichtungszeiten ermöglicht.

Finanzierung und Beteiligung

Die Baukosten betrugen 1,22 Milliarden Euro (Preisniveau 2005), wobei Deutschland 58% der Kosten übernahm, gefolgt von Russland mit 27%. Insgesamt sind zwölf Länder an diesem internationalen Projekt beteiligt, darunter Dänemark, Frankreich, Italien, Polen, Schweden, die Schweiz, die Slowakei, Spanien, Ungarn und das Vereinigte Königreich.

Forschungsanwendungen

• Biowissenschaften: Der European XFEL ermöglicht detaillierte dreidimensionale Bilder von Biomolekülen, Zellen und Viren. Dies ist entscheidend für die Entwicklung neuer Medikamente und das Verständnis von Krankheitsprozessen.
• Chemie: Chemische Reaktionen können in Echtzeit beobachtet werden, was Einblicke in schnelle Reaktionen und die Funktionsweise von Katalysatoren liefert.
• Materialwissenschaften: Untersuchungen von Nanomaterialien, deren Struktur und Dynamik, sind möglich. Dies umfasst Materialien wie Gläser oder magnetische Materialien.
• Physik: Die Anlage wird genutzt, um Zustände der Materie unter extremen Bedingungen zu untersuchen, wie sie in Riesenplaneten oder beim Fusionsprozess vorkommen könnten.

Aktuelle Forschungsarbeiten

• Neue Materialien: Forscher nutzen den European XFEL, um die atomare Struktur und Dynamik neuer Materialien zu untersuchen, die in Bereichen wie IT, Medizin und Energie von Bedeutung sein könnten.
• Medizinische Anwendungen: Es gibt laufende Studien zur Struktur von Proteinen und Enzymen, um Antibiotikaresistenzen zu bekämpfen oder neue Therapien für virale Krankheiten zu entwickeln.
• Fundamentalphysik: Untersuchungen zu extremen Zuständen der Materie, die in kosmischen Umgebungen vorkommen könnten, sind ein weiteres Forschungsfeld.

Fazit

Der European XFEL ist nicht nur ein technisches Meisterwerk, sondern auch ein Schlüssel zur Erforschung der kleinsten Bausteine der Materie. Durch die einzigartige Kombination von Intensität, Pulsdauer und Wellenlänge bietet er Wissenschaftlern aus aller Welt die Möglichkeit, bisher unerreichte Einblicke in die Natur zu gewinnen. Die Anlage ist ein Beispiel für erfolgreiche internationale Zusammenarbeit und hält großes Potenzial für zukünftige wissenschaftliche Durchbrüche.

Hier der Link zur offiziellen Website: European XFEL