Was macht eigentlich? - Der Forschungscampus European XFEL

11. September 2019

Seit zwei Jahren arbeiten am European XFEL Wissenschaftler mit einzigartigen Röntgenblitzen. Was gibt es Neues am XFEL? Wir haben uns umgeschaut

Ein Ingenieur ist gerade dabei, die Experimentierstation MID umzubauen. Das riesige Gerät, das über mehrere voneinander abgetrennte Räume reicht, zeichnet sich durch eine erstaunliche Flexibilität aus: Die Vakuumröhre, durch die der Röntgenstrahl schießt, kann in der Länge zwischen zwei und acht Metern variiert werden.

MID ist eine von sechs Experimentierstationen, die in den vergangenen zwei Jahren seit der Eröffnung des Forschungscampus European XFEL in Schenefeld erfolgreich in Betrieb gegangen sind. Im unterirdischen Experimentierbereich nutzen Wissenschaftler die Röntgenblitze für ihre Versuche. Die ultrakurzen Laserlichtblitze im Röntgenbereich werden durch 3,4 Kilometer lange Tunnel aus dem DESYauf den Campus in Schenefeld geschickt. Das Forschungszentrum DESY in Bahrenfeld ist der wichtigste Partner der internationalen Gesellschaft European XFEL. Es arbeiten dort rund 440 Mitarbeiter mit 49 verschiedenen Staatsbürgerschaften. Davon sind gut 200 Wissenschaftler, drei Viertel der Mitarbeiter sind männlich.

XFEL könnte die Energiewirtschaft revolotionieren

Am MID beispielsweise untersuchen die Wissenschaftler die Struktur von Flüssigkeiten und Gläsern. Ziel ist es, deren Beschaffenheit so kennenzulernen, dass Materialien anhand der Erkenntnisse maßgeschneidert entwickelt werden können. Dazu gehören auch biologische Materialien wie Zellen oder Viren, die Ergebnisse für die Medizin bringen können. Denkt man weiter in die Zukunft, könnte der European XFEL dazu beitragen, Prozesse wie die Photosynthese besser nachvollziehbar zu machen und so die Energiewirtschaft zu revolutionieren. Dass die sechs anfangs geplanten Experimentierstationen inzwischen alle umgesetzt werden konnten, sei ein großer Erfolg, sagt Sprecher Bernd Ebeling. Eine Herausforderung bestehe aktuell noch daraus, den vollständigen Parallelbetrieb aller Stationen zu gewährleisten.

Besucherzentrum geplant

Das Interesse der Öffentlichkeit an der Arbeit der Wissenschaftler ist groß. Ein erster Tag der offenen Tür im Mai 2018 lockte mehr als 2500 Besucher nach Schenefeld. Abseits davon erhalten zurzeit insbesondere internationale Delegationen, Studenten, aber auch Schülergruppen Führungen über den” Campus. Das soll in Zukunft ausgebaut werden: Das Land Schleswig-Holstein hat European XFEL Ende des vergangenen Jahres grünes Licht gegeben für die Finanzierung eines Besucherzentrums. Dieses soll eine Ausstellung erhalten und Besuchern nahe bringen, wie die an der Forschungseinrichtung entwickelte Technologie genutzt wird.

„Strahlzeit“ wird nach wissenschaftlicher Exzellenz vergeben

Rund 400 Mitarbeiter sind an dem Campus beschäftigt. Hinzu kommen Forschergruppen aus aller Welt, die ihre Experimente dort ausführen. Die sogenannte „Strahlzeit“ – so wird die Zeit genannt, die den Nutzern an dem Röntgenstrahl zur Verfügung steht – wird nach wissenschaftlicher Exzellenz vergeben. Den Wissenschaftlern steht dann jeweils eine Woche für ihre Arbeit zur Verfügung, die intensiv in zwölf Stunden dauernden Tag- und Nachtschichten genutzt wird.

Materialien unter extremen Bedingungen erforschen

Die Wissenschaftler vor Ort unterstützen dabei, denn sie sind diejenigen, die die Geräte am besten kennen. Im dritten Untergeschoss des Gebäudes arbeitet in einer der „Experimentierhütten“, wie die Räume, in denen die sechs Stationen aufgebaut sind, genannt werden, Ulf Zastrau am HED: High Energy Density Science. Hier werden Materialien unter extremen Bedingungen erforscht. Mit Hilfe von hochintensiven Lasern untersuchen die Forscher beispielsweise Zustände, die mit dem Inneren von Exoplaneten vergleichbar sind, also solchen Planeten außerhalb des Sonnensystems, die um andere Sterne kreisen. Daneben können auch ganz praktische Dinge erforscht werden, die in der Industrie Bedeutung haben, wie etwa die Bearbeitung von Materialien, die per Laser geschnitten oder geschweißt werden, was beispielsweise in der Automobilindustrie vorkommt.

Hochkarätige Wissenschaflter vor Ort

Wird der Laser durch die Vakuumröhre geschickt, müssen sich die Mitarbeiter in eine Art Kontrollzentrale zurückziehen, um der Strahlung zu entgehen. „Für uns ist es wichtig, dass wir hochkarätige Wissenschaftler hier vor Ort haben. Wir müssen voraussehen, welche Anforderungen an unsere Technologie in zwei, drei Jahren gestellt werden, sagt Zastrau. An Publikationen, die aus den Erkenntnissen aus dem European XFEL entstanden sind, sind daher auch die Wissenschaftler aus Schenefeld beteiligt. Nach den Experimenten haben die Forscher drei Jahre lang das Exklusivrecht auf ihre Ergebnisse, dann müssen diese der Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden.

Kooperation mit Industrie ist wichtig

Darüber hinaus sollen auch Unternehmen die Möglichkeit erhalten, fortgeschrittene Erkenntnisse zu gewinnen. Dafür gibt es das sogenannte „Industrial Liaison Office“, das der Ingenieur Antonio Bonucci leitet. Seine Aufgabe ist es, die Verbindung herzustellen zwischen der Forschungseinrichtung und Unternehmen sowie Start-ups und den Austausch zu fördern. Seiner Einschätzung nach gehen mehr und mehr Einrichtungen, deren Hauptaufgabe eigentlich die Forschung ist, den Weg, mit der Industrie zu kooperieren. Die Einnahmemaximierung könne aber aus seiner Sicht nicht das richtige Maß sein, um eine solche Zusammenarbeit zu messen. „Der beidseitige Lernprozess der Unternehmen und der unserer Wissenschaftler und Ingenieure im Kontext der Innovation steht für uns hier immer im Vordergrund.“
at/mb/kk