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DESY eröffnet neue Forschungsmöglichkeiten am Röntgenlaser FLASH

In einer feierlichen Zeremonie benannten Beatrix Vierkorn-Rudolph aus dem Bundesforschungsministerium, der schwedische Staatssekretär Anders Lönn, DESY-Direktor Helmut Dosch, Hamburgs Bürgermeister Olaf Scholz und der Sohn von Kai Siegbahn, Hans Siegbahn (v.l.n.r.), die beiden FLASH-Experimentierhallen nach den Physik-Nobelpreisträgern Albert Einstein und Kai Siegbahn.
In einer feierlichen Zeremonie benannten Beatrix Vierkorn-Rudolph aus dem Bundesforschungsministerium, der schwedische Staatssekretär Anders Lönn, DESY-Direktor Helmut Dosch, Hamburgs Bürgermeister Olaf Scholz und der Sohn von Kai Siegbahn, Hans Siegbahn (v.l.n.r.), die beiden FLASH-Experimentierhallen nach den Physik-Nobelpreisträgern Albert Einstein und Kai Siegbahn. Foto: Lars Berg/DESY

Bahrenfeld (20.05.2015, PM) · DESY eröffnet an seinem Röntgenlaser FLASH neue Einblicke in den Nanokosmos: Eine aufwendige Erweiterung und Fortentwicklung der erfolgreichen Anlage bietet künftig ganz neue Experimentiermöglichkeiten und erschließt der internationalen Forschergemeinschaft zukunftsweisende Technologien. In einem symbolischen Akt haben Hamburgs Erster Bürgermeister Olaf Scholz und der schwedische Wissenschaftsstaatssekretär Anders Lönn am Mittwoch die beiden FLASH-Experimentierhallen nach den Physikpionieren und Nobelpreisträgern Albert Einstein und Kai Siegbahn benannt. „Die technologische Weiterentwicklung unseres erfolgreichen Röntgenlasers FLASH wird künftig den Forschern aus dem In- und Ausland noch präzisere Einblicke in den Nanokosmos ermöglichen“, sagte der Vorsitzende des DESY-Direktoriums, Helmut Dosch.

In Zukunft werden Wissenschaftler an bis zu zwölf Experimentierplätzen mit FLASH in den Nanokosmos spähen können, um etwa chemische Reaktionen zu filmen, die Dynamik neuartiger Datenspeicher zu untersuchen oder Biomoleküle bei der Arbeit zu beobachten. Damit verdoppelt sich die Forschungskapazität des Röntgenlasers. „Der doppelte FLASH ist ein weiteres Element, um den DESY-Campus Bahrenfeld gemeinsam zu einem der weltweit führenden Standorte im Bereich der Strukturforschung auszubauen“, betonte Hamburgs Erster Bürgermeister Olaf Scholz.

Wir fühlen uns sehr geehrt, dass Sie den schwedischen Forscher Kai Siegbahn als Namenspaten für eine der Experimentierhallen gewählt haben“, sagte Lönn. Die schwedisch-deutsche Kooperation im Rahmen des Röntgen-Ångström-Clusters bringe nicht nur weltweit führende Wissenschaft zusammen. Die hochrangige Forschungsinfrastruktur in der Region sei auch von großer Attraktivität für die Ansiedlung von High-Tech-Unternehmen.

Die FLASH-Erweiterung ermöglicht ganz neue Experimente und erschließt damit wissenschaftliches Neuland“, unterstrich Beatrix Vierkorn-Rudolph, Vertreterin des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. „Das eröffnet auch neue Kooperationsmöglichkeiten mit der Industrie.

FLASH liefert extrem kurze und helle Röntgenblitze, mit denen sich die ultraschnellen Prozesse in der Welt der Moleküle und Atome beobachten lassen. Jährlich können bislang rund 200 Forscher aus aller Welt die Anlage nutzen, das entspricht jedoch nur einem kleinen Teil der eingereichten Forschungsanträge. In den vergangenen drei Jahren hat DESY daher die bestehende Anlage für 33 Millionen Euro um eine zweite Laserstrecke und eine zweite Experimentierhalle ergänzt. Mit der Erweiterung baut DESY aber nicht nur die Zahl der Messplätze aus. Auch die Qualität des Röntgenlichts steigt dank technologischer Fortentwicklungen. Die Anlage wird zudem flexibler. So wird sich bei der neuen Laserstrecke im laufenden Betrieb die Wellenlänge des erzeugten Lichts ändern lassen, was bei der bestehenden Laserstrecke bislang nicht möglich ist.

Albert Einstein und Kai Siegbahn stehen in einer besonderen Beziehung zur Forschung an FLASH“, erläuterte Dosch. „Einsteins Erklärung des photoelektrischen Effekts mit Hilfe von Lichtteilchen ist die Grundlage dafür, dass wir mit Röntgenlicht eine Art chemischen Fingerabdruck unserer Proben nehmen können.“ 50 Jahre später hat der Schwede Kai Siegbahn mit der sogenannten Photoelektronenspektroskopie eine Messmethode entwickelt, mit der sich die chemische Zusammensetzung von Proben entschlüsseln lässt. „Diese Methode ist heute aus der Materialwissenschaft nicht mehr wegzudenken und wird an FLASH zum Studium ultraschneller Prozesse weiterentwickelt“, betonte Dosch. „Die Namensgebung betont die enge und fruchtbare deutsch-schwedische Zusammenarbeit in der Forschung, die wir im Rahmen des Röntgen-Ångström-Clusters auf eine neue Stufe gestellt haben.“

Der Freie-Elektronen-Laser in Hamburg (FLASH) erzeugt ultrakurze Pulse scharf gebündelter Röntgenstrahlung mit Hilfe eines Teilchenbeschleunigers. In dem Beschleuniger werden frei fliegende Elektronen fast auf Lichtgeschwindigkeit gebracht. Anschließend fliegen die schnellen Elementarteilchen durch einen mit Magneten abgesteckten Slalomkurs, die sogenannte Undulatorstrecke. In jeder Kurve geben die Elektronen energiereiche Röntgenblitze ab. Diese Blitze überlagern und verstärken sich zu einem laserartigen Puls im Bereich der sogenannten weichen Röntgenstrahlung, die sich an den Bereich der UV-Strahlung anschließt.

FLASH ist eine Pionieranlage: Er war 2005 weltweit der erste Freie-Elektronen-Laser für Röntgenstrahlung. Inzwischen sind rund um den Globus weitere Maschinen dieser Art im Bau oder in Betrieb. Unter anderem wird mit der bei FLASH entwickelten Technik derzeit der Europäische Röntgenlaser European XFEL gebaut, der vom Hamburger DESY-Gelände unterirdisch bis ins benachbarte Schenefeld in Schleswig-Holstein verläuft und 2017 in Betrieb gehen soll. Auch mit der jetzt in Betrieb genommenen FLASH-Erweiterung haben die DESY-Entwickler Neuland betreten: Die Anlage ist der erste Freie-Elektronen-Laser weltweit mit zwei Laserstrecken.

Neben FLASH betreibt DESY die Röntgenquelle PETRA III, die von einem Ringbeschleuniger gespeist wird. PETRA III ist die weltweit brillanteste Röntgenquelle ihrer Art.

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