European XFEL GmbH - 21.12.2015
Erste Elektronen im European XFEL beschleunigt
Gemeinsame Pressemeldung von DESY und European XFEL
Ein wichtiger Teil des Röntgenlasers European XFEL hat den Betrieb aufgenommen: Der sogenannte Injektor, das 45 Meter lange vorderste Teilstück des supraleitenden Teilchenbeschleunigers, hat die ersten Elektronen beschleunigt, die dabei annähernd Lichtgeschwindigkeit erreichten. Die Aufnahme des Injektortestbetriebs markiert einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg zur Fertigstellung der Anlage.
Blick in den Hauptbeschleunigertunnel des European XFEL, in dem 100
supraleitende Beschleunigermodule montiert werden
Foto: © Dirk Nölle / DESY
Der Röntgenlaser European XFEL ist eine internationale
Forschungseinrichtung in der Metropolregion Hamburg, die einzigartige
Röntgenblitze erzeugt, mit denen Forscher aus aller Welt völlig neue
Einblicke in den Nanokosmos gewinnen können. Die Anlage besteht aus einem
zwei Kilometer langen supraleitenden Linearbeschleuniger für Elektronen,
an den sich eine Serie hochpräziser Magnetstrukturen anschließt, in denen
die extrem kurzen und hellen Röntgenblitze erzeugt werden.
Der Injektor auf dem DESY-Campus in Hamburg-Bahrenfeld hat nun die erste Serie von hoch geladenen Elektronenpaketen erzeugt und beschleunigt. Die Elektronen benötigten für den 45 Meter langen Weg vom Anfang bis zum Ende des Injektors 0,15 Mikrosekunden (millionstel Sekunden) und erreichten dabei annähernd Lichtgeschwindigkeit.
Der Injektor formt die Elektronenpakete und beschleunigt sie. Im sich anschließenden zwei Kilometer langen Linearbeschleuniger, der derzeit noch montiert wird, erreichen die Elektronen immer höhere Energien. Diese Elektronen erzeugen dann in speziellen Magnetstrukturen die Lichtblitze für Experimente, von denen zahlreiche neue Impulse für die Forschung in den Bereichen Medizin, Energieproduktion und -speicherung, Materialforschung und vielen weiteren Gebieten erwartet werden.
DESY, Hauptgesellschafter und enger Partner von European XFEL, baut und betreibt den gesamten Linearbeschleuniger inklusive Injektor. Die Komponenten für den Injektor liefert und testet das aus 17 europäischen Forschungseinrichtungen bestehende Beschleuniger-Konsortium, das DESY koordiniert. Sachbeiträge stammen insbesondere von DESY und Instituten in Frankreich, Italien, Polen, Russland, Schweden, der Schweiz und Spanien.
"Alle Mitglieder des Beschleunigerkonsortiums haben zum Bau des Injektors beigetragen, und wir schätzen ihre Professionalität bei Planung, Bau und Installation der Komponenten", erklärt Dr. Hans Weise, leitender Wissenschaftler bei DESY und Koordinator des Beschleunigerkonsortiums. "Die Beiträge ermöglichen es uns, beim Elektronenstrahl die hohe Qualität zu erreichen, die wir für den Betrieb des Freie-Elektronen-Röntgenlasers benötigen."
Der Aufbau des Injektors ähnelt stark dem im Freie-Elektronen-Laser FLASH bei DESY, dem Prototyp des European XFEL, der 2005 als Nutzeranlage in Betrieb gegangen ist. Mehrere Milliarden Elektronen werden aus einer Elektrode aus Cäsiumtellurid herausgeschlagen, auf die ein ultravioletter Laserpuls trifft. Sie bilden ein Elektronenpaket, das durch Hochfrequenzwellen beschleunigt und durch intensive Magnetfelder zusammengehalten wird. Die Beschleunigung erfolgt zunächst in einem normalleitenden, aus Kupfer gefertigten Hohlraumresonator, anschließend sorgen zwei supraleitende Beschleunigermodule für eine weitere Energieerhöhung. Diese beiden Module werden mit flüssigem Helium auf -271 Grad Celsius abgekühlt, damit die eingebauten Beschleunigungsstrukturen supraleitend werden und eine besonders effektive Beschleunigung ermöglichen. Diese erste Beschleunigungsstrecke ist essentiell für die Eigenschaften des Elektronenstrahls, damit er weiter hinten in der Anlage die Röntgenblitze erzeugen kann, mit denen Forscher Proben mit atomarer Auflösung untersuchen können.
In den nächsten Wochen und Monaten wird der Injektor intensiv getestet, während der übrige Linearbeschleuniger aufgebaut wird. Der nächste große Meilenstein ist die für Ende 2016 geplante Beschleunigung von Elektronen über 2,1 Kilometer bis zur Betriebstelle Osdorfer Born. Der Nutzerbetrieb soll 2017 beginnen.
Blick in den Injektorbereich des European XFEL. Die gelbe Röhre ist
das erste supraleitende Beschleunigermodul
Foto: © Dirk Nölle / DESY
"Die ersten Elektronen im Injektor sind ein Meilenstein für diese ambitionierte Entdeckungsmaschine - Glückwünsche an alle Physiker und Ingenieure, die die verschiedenen Komponenten mit großem Engagement gebaut und montiert haben", betont der Vorsitzende des DESY-Direktoriums, Prof. Helmut Dosch. "Mehr als die Hälfte der supraleitenden Module des Hauptbeschleunigers sind bereits getestet und montiert, und ich bin ich sicher, dass wir bald auch hier mit der Inbetriebnahme beginnen können."
"Ich freue mich, dass der Bau des Injektors erfolgreich abgeschlossen ist. Wir richten unser Augenmerk nun auf den restlichen Teil des Beschleunigers, um den Forschern die brillantesten Röntgenblitze der Welt zur Verfügung stellen zu können", erklärt European XFEL-Geschäftsführer Prof. Massimo Altarelli. "Ich danke allen, die an der Konstruktion und Inbetriebnahme dieses Startpunkts für unsere Forschungseinrichtung beteiligt waren."
Über European XFEL
In der Metropolregion Hamburg entsteht mit dem European XFEL eine
Großforschungsanlage der Superlative: 27 000 Röntgenlaserblitze pro
Sekunde und eine Leuchtstärke, die milliardenfach höher ist als die besten
Röntgenstrahlungsquellen herkömmlicher Art, werden völlig neue
Forschungsmöglichkeiten eröffnen. Forschergruppen aus aller Welt können an
dem europäischen Röntgenlaser atomare Details von Viren und Zellen
entschlüsseln, dreidimensionale Aufnahmen im Nanokosmos machen, chemische
Reaktionen filmen und Vorgänge wie die im Inneren von Planeten
untersuchen. Die European XFEL GmbH ist eine gemeinnützige
Forschungsorganisation, die eng mit dem Forschungszentrum DESY und
weiteren internationalen Institutionen zusammenarbeitet. Bei Beginn des
Nutzerbetriebs im Jahr 2017 wird sie rund 280 Menschen beschäftigen. Mit
Kosten von 1,22 Milliarden Euro (Preisniveau 2005) für Bau und
Inbetriebnahme und einer Länge von 3,4 Kilometer ist European XFEL eines
der größten und ambitioniertesten europäischen Forschungsprojekte. Derzeit
beteiligen sich zwölf Länder: Dänemark, Deutschland, Frankreich,
Griechenland, Italien, Polen, Russland, Schweden, die Schweiz, die
Slowakei, Spanien und Ungarn.
Über DESY
Das Deutsche Elektronen-Synchrotron DESY ist das führende deutsche
Beschleunigerzentrum und eines der führenden weltweit. DESY ist Mitglied
der Helmholtz-Gemeinschaft und wird zu 90 Prozent vom BMBF und zu 10
Prozent von den Ländern Hamburg und Brandenburg finanziert. An seinen
Standorten in Hamburg und Zeuthen bei Berlin entwickelt, baut und betreibt
DESY große Teilchenbeschleuniger und erforscht damit die Struktur der
Materie. Die Kombination von Forschung mit Photonen und Teilchenphysik bei
DESY ist einmalig in Europa.
Weitere Informationen unter:
http://www.xfel.eu
http://www.desy.de
Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung unter:
http://idw-online.de/de/institution1685
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Quelle:
Informationsdienst Wissenschaft e. V. - idw - Pressemitteilung
European XFEL GmbH, Dr. Frank Poppe, 21.12.2015
WWW: http://idw-online.de
E-Mail: service@idw-online.de
veröffentlicht im Schattenblick zum 23. Dezember 2015
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