Röntgenlaser-Kooperation im Rahmen des TESLA-Projekts

DESY und SLAC unterzeichnen Vereinbarung in Washington

Mit der Unterzeichnung einer Kooperationsvereinbarung (Memorandum of Understanding) haben die beiden großen Beschleunigerzentren DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) in Hamburg und SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) in Kalifornien, USA, ihre Absicht „besiegelt“, in der Röntgenlaser-Forschung künftig eng zusammen zu arbeiten und dieses zukunftsweisende Gebiet gemeinsam voran zu treiben. „Freie-Elektronen-Laser für Röntgenstrahlung bieten für die Erforschung der Mikrowelt revolutionierende Aussichten. Durch die jetzt vereinbarte intensive deutsch-amerikanische Zusammenarbeit ist von Beginn an eine optimale Weiterentwicklung und Nutzung dieser neuen Lichtquellen für die Wissenschaft garantiert“, so Professor Dr. Albrecht Wagner, Vorsitzender des DESY-Direktoriums und einer der drei Unterzeichner des Memorandums.

Das Memorandum of Understanding dient der „Etablierung einer gemeinsamen Forschungsaktivität bei der Nutzung und Entwicklung des wissenschaftlichen Potenzials sowohl der Linac Coherent Light Source (LCLS) als auch des (bei DESY geplanten) TESLA X-Ray Free-Electron Lasers (TESLA-XFEL).“ Es wurde heute im Energie-Ministerium (Department of Energy, DOE) in Washington unterzeichnet. Die Vereinbarung regelt unter anderem den Austausch von Wissenschaftlern, technischen Komponenten, Forschungs-ergebnissen und -daten sowie von allgemeinem Know-How. Damit soll ein schneller Erfolg des wissenschaftlichen Programms beider Anlagen, die sich in ihren Eigenschaften ergänzen und nach heutiger Planung 2008 beziehungsweise 2011 in Betrieb gehen können, erzielt werden. In einem ersten Schritt werden die Forschungs-ergebnisse an den beiden kleineren Pilotanlagen, die sowohl in Stanford als auch in Hamburg schon im Bau sind, gemeinsam genutzt. „Röntgenlaser sind eine große Herausforderung und eine enorme Chance für die Zukunft!“ kommentiert Prof. Dr. Jochen R. Schneider, DESY-Forschungsdirektor und Mitunterzeichner des Memorandums. „Beide Anlagen bieten bahnbrechende Forschungsmöglichkeiten, die über das Potenzial heutiger Strahlungsquellen weit hinausgehen.“

DESY und SLAC gehören zu den weltweit führenden Zentren für Grundlagenforschung, in denen Elektronen-Beschleuniger entwickelt und betrieben werden. Sie dienen sowohl der Elementarteilchenforschung als auch vielfältigen Untersuchungen in Physik, Biologie, Materialwissenschaften und Chemie, die mit der an diesen Beschleunigern erzeugten elektromagnetischen Strahlung durchgeführt werden können. Der nächste Schritt auf dem Weg zu noch leistungsfähigeren Lichtquellen sind so genannte Freie-Elektronen-Laser (FEL). Sie erzeugen laserartige Röntgenstrahlung mit sehr kurzen Wellenlängen und sehr hoher Leuchtkraft. DESY und SLAC haben in den vergangenen Jahren eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung von FEL-Röntgenlasern gespielt. Heute ist die Fachwelt weltweit von der technischen Machbarkeit dieser neuen Generation von Forschungsinstrumenten überzeugt. – „Internationale Zusammenarbeit ist der effizienteste Weg Forschungsanlagen von Weltniveau zu bauen. Im Rahmen der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten für einen künftigen Linearbeschleuniger für Elementarteilchenphysik gibt es schon eine sehr lebendige Kooperation zwischen SLAC, DESY und dem japanischen Institut KEK. Das heutige Abkommen stärkt die Verbindungen zwischen hervorragenden Zentren auf internationaler Ebene.“ sagte der SLAC-Direktor, Professor Jonathan Dorfan, bei der heutigen Unterzeichnung.

Im Rahmen des TESLA-Projekts schlägt DESY vor, parallel zu dem geplanten 33 km langen Beschleuniger für die Elementarteilchenphysik auch einen Linearbeschleuniger für FEL-Röntgenlaser zu bauen (TESLA-XFEL). Sie erzeugen hochintensive ultrakurze Röntgenblitze mit den Eigenschaften von Laserlicht. Ihre Leuchtstärke ist in ihren Spitzenwerten um das Zehnmilliardenfache höher als die modernster Röntgenquellen, die Zeitauflösung um das Tausendfache. Die Blitzdauer beträgt weniger als eine billionstel Sekunde. Die Wellenlänge der Blitze ist so klein, dass selbst atomare Details erkennbar werden: Sie kann im Bereich zwischen einem und einem zehntel Nanometer variiert werden. Die unvorstellbar kurzen Röntgenpulse werden es den Forschern ermöglichen, regelrechte Filme aus dem Mikrokosmos aufzunehmen, etwa zu verfolgen, wie eine chemische Reaktion abläuft, wie Feststoffe entstehen oder wie die Abläufe in lebenden Zellen aussehen. – Das TESLA-Projekt wird zurzeit im Auftrag der Bundesregierung zusammen mit sieben anderen geplanten deutschen Forschungsprojekten vom Wissenschaftsrat begutachtet. Basierend auf diesem Ergebnis kann im Jahr 2003 mit einer TESLA-Entscheidung gerechnet werden.