Das XFEL (X-Ray Free-Electron Laser) ist eine Röntgenlaser-Forschungseinrichtung, an der zwölf Länder beteiligt sind und die eng mit dem Forschungszentrum DESY zusammenarbeitet. Durch die 3,4 km lange Tunnel-Anlage schießen Laserstrahlen vom DESY-Gelände in Hamburg-Bahrenfeld bis Schenefeld. Dort befindet sich ein Forschungscampus mit einer unterirdischen Experimentierhalle. Es kann an bis zu 10 Messplätzen gearbeitet werden. Die Untersuchungen liefern Ergebnisse in den Bereichen Physik, Chemie, Materialwissenschaft, Biologie und Nanotechnologie. Der Laser liefert kurze, hochauflösende Pulse. So sind Aufnahmen von sehr kleinen und empfindlichen Strukturen möglich. „Donna Stricklands Forschung hat enormen Einfluss auf die Laserwissenschaft, der in der gesamten wissenschaftlichen Gemeinschaft und in der Gesellschaft nachhallt, aber für uns bei European XFEL eine besondere Bedeutung hat“, sagte am Freitag Robert Feidenhans’l, Geschäftsführer von European XFEL.
Ein weiterer Programmpunkt des Besuchs war eine Diskussion mit den Doktorandinnen und Doktoranden am European XFEL: „Es ist inspirierend, jemanden zu treffen, der die höchste Auszeichnung der Physik erhalten hat, vor allem, wenn diese Person auf einem Gebiet arbeitet, das einem vertraut ist“, erklärte Doktorandin Sharmistha Paul Dutta.
Revolution für die Laseroptik
Strickland erhielt den Nobelpreis 2018 gemeinsam mit Gérard Mourou „für ihre Methode zur Erzeugung hochintensiver, ultrakurzer optischer Pulse“, die sogenannte gechirpte Pulsverstärkung (CPA). Es ist schwierig, sehr kurze Laserpulse zu verstärken. Denn sie geben in sehr kurzer Zeit eine enorme Energiemenge ab. Das kann zu katastrophalen Schäden an Laserverstärkersystemen führen kann. Strickland und Mourou haben dieses Problem mit ihrem Ansatz gelöst. Mit der CPA-Methode revolutioniert sie die Laseroptik und eröffneten neue Möglichkeiten, etwa in der Augenchirurgie.
Neues Herzstück des XFEL
Foto: Jost Hauer, loomn architektur
In der Forschung am European XFEL werden unter anderem Röntgenlaser eingesetzt. Bei Röntgenlasern werden Elektronen stark beschleunigt und so abgelenkt, dass sie ins „Schlingern“ geraten. Dabei entsteht Röntgenstrahlung. Diese ist stark fokussiert und wird daher auch als Röntgenlaser bezeichnet. Neben diesen Lasern kommen auch Laser im sichtbaren und infraroten Wellenlängenbereich zum Einsatz. Diese Laser lösen zum Beispiel Prozesse in biologischen Proteinen aus. „European XFEL ist ein sehr beeindruckendes Forschungsinstitut“, sagt Strickland. „Ich freue mich auf weitere Forschungsergebnisse, die durch die hochintensiven Röntgenpulse ermöglicht werden.“
Kürzlich startete in Schenefeld der Bau des neuen Besucherzentrums. Die Öffentlichkeit und besonders Schulklassen erhalten dort zukünftig näheren Einblick zur Forschung vor Ort. Neben einer Ausstellungsfläche entsteht dort auch ein Hörsasl sowie Schülerlabore. Das Besucherzentrum wird damit eine Art Herzstück der Anlage, die öffentlichen und wissenschaftlichen Zwecken dienen wird.