Abo
  • Services:
Anzeige
European Xfel: gigantisches Mikroskop und gigantische Kamera
European Xfel: gigantisches Mikroskop und gigantische Kamera (Bild: Werner Pluta/Golem.de)

Xfel: Riesenkamera nimmt Filme von Atomen auf

European Xfel: gigantisches Mikroskop und gigantische Kamera
European Xfel: gigantisches Mikroskop und gigantische Kamera (Bild: Werner Pluta/Golem.de)

In Hamburg und Schleswig-Holstein entsteht derzeit eines der größten und leistungsfähigsten Aufnahmesysteme der Welt: Der European Xfel ist ein Röntgenlaser, der Atome und chemische Reaktionen abbilden kann.
Ein Bericht von Werner Pluta

Diese Kamera ist gigantisch: Mehrere Kilometer ist sie lang. Die Belichtungszeit bemisst sich in Femtosekunden, die Auflösung liegt im atomaren Bereich. Der abgelichtete Gegenstand wird zwar zerstört, aber das Aufnahmesystem ist schneller.

Anzeige

Der European Xfel - eine Abkürzung für X-Ray Free-Electron Laser (Röntgen-Freie-Elektronen-Laser) - ist eine Forschungsanlage, die zurzeit in Norddeutschland gebaut wird. Der Anfang der Anlage befindet sich in Hamburg, am Deutschen Elektronen-Synchrotron (Desy), das Ende in Schenefeld in Schleswig-Holstein. Golem.de hat die Experimentierhalle in Schenefeld besucht.

Der European Xfel ist eine Kamera und ein Mikroskop

Die Anlage erzeugt ultrakurze, hochenergetische Röntgenblitze, um Einzelbilder und Filme von Molekülen oder chemischen Reaktionen aufzunehmen. Damit sei die Anlage "ein gigantisches Mikroskop und eine gigantische Kamera", sagte European-Xfel-Sprecher Bernd Ebeling Golem.de. An der Anlage werde künftig Grundlagenforschung in unterschiedlichen wissenschaftlichen Disziplinen betrieben: Physik und Astrophysik, Chemie, Nanotechnologie, Energieforschung, aber auch Biologie, Medizin oder Pharmazie.

Materialforscher etwa können die Eigenschaften neuer Materialien erforschen. Chemiker sollen schnell ablaufende Reaktionen Schritt für Schritt analysieren. Die Untersuchung von Prozessen in Solar- oder Brennstoffzellen könnte zu Verbesserungen führen.

Einzelne Moleküle werden abgebildet

Biologen und Mediziner sollen am European Xfel Proteine, Zellen oder molekulare Abläufe beobachten. Bisher müssen sie, um etwa Proteine untersuchen zu können, Kristalle aus den Proteinmolekülen züchten. Der Kristall wird dann mit einem Röntgenblitz angestrahlt. Am European Xfel können die Kristalle kleiner sein als bisher. Die Forscher hoffen, dass künftig auch ein einzelnes Molekül ausreicht. Die Untersuchung von Biomolekülen hilft Wissenschaftlern, Krankheitsverläufe zu verstehen und möglicherweise zu beeinflussen. Krankheiten wie Alzheimer werden durch Proteine ausgelöst, die sich unnormal verhalten.

  • Vorsicht Vakuum! Am European Xfel geht es voran. 2017 soll die Anlage in Betrieb gehen. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
  • In der Experimentierhalle in Schenefeld ... (Foto: Martin Wolf/Golem.de)
  • ... werden die wissenschaftlichen Instrumente stehen. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
  • Aus einem mehrere Kilometer langen Tunnel kommen Röntgenblitze mit Lasereigenschaften. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
  • In Instrumenten wie HED oder ... (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
  • ... MID treffen sie auf Proben. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
  • Der Tunnel ist 3,4 km lang. Darin werden zunächst Elektronen bis fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
  • In Undulatoren werden sie dazu gebracht, Röntgenblitze zu emittieren. (Foto: Heiner Müller-Elsner/European Xfel)
  • An jedem Tunnelende hängen zwei Experimente. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
  • Aber nur jeweils eines bekommt die Röntgenblitze. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
  • Am European Xfel soll Grundlagenforschung in unterschiedlichen Disziplinen betrieben werden. (Foto: Heiner Müller-Elsner/European Xfel)
  • An dem Projekt sind elf europäische Länder beteiligt. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
Vorsicht Vakuum! Am European Xfel geht es voran. 2017 soll die Anlage in Betrieb gehen. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)


All diese Experimente werden in Schenefeld durchgeführt. Der Anfang der Anlage ist jedoch knapp dreieinhalb Kilometer entfernt: Am Desy werden dafür Elektronenpakete erzeugt. Diese werden in einen 1,7 Kilometer langen Linearbeschleuniger injiziert und bis fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Das übernehmen supraleitende Resonatoren, die mit flüssigem Helium auf minus 271 Grad gekühlt werden.

Der Tunnel verzweigt sich

Die Elektronenpakete sausen dann in Richtung Experimentierhalle. Bis dahin verzweigt sich der Tunnel mehrfach. Dadurch können in der Halle mehrere Experimente mit Röntgenpulsen versorgt werden. Anschließend passieren die Elektronen die Undulatoren, die die Röntgenpulse erzeugen. Ein solcher Undulator ist gut 200 Meter lang und besteht aus Permanentmagneten, die abwechselnd polarisiert hintereinander angeordnet sind. Die Magnete zwingen die Elektronenpakete auf eine Slalombahn.

Das Undulieren, das Hin- und Herpendeln der Elektronen, führt dazu, dass sie Röntgenblitze mit Lasereigenschaften emittieren. Die Blitze werden zu den Experimenten geleitet. Insgesamt stehen drei Undulatoren zur Verfügung, von denen zwei baugleich sind. Alle drei können Röntgenstrahlung in verschiedenen Wellenlängen erzeugen. Die Wellenlänge hängt von der Stärke des Magnetfelds im Undulator ab - das Feld wird durch den Abstand der beiden Schienen über und unter dem Elektronenstrahl verändert. Die Elektronen werden schließlich in einem Absorber aufgefangen.

Zwei Experimente pro Röhre

In der Halle enden fünf Tunnel. Aus jedem kommen zwei Röhren mit einem Durchmesser von etwa 10 cm. Jede dieser Röhren versorgt ein wissenschaftliches Instrument mit den Laserpulsen. Allerdings nicht gleichzeitig: Wird an einem Instrument experimentiert, ist das andere nicht in Betrieb.

Experimentieren am European Xfel heißt, eine Probe mit solchen Röntgenblitzen zu beschießen.

Die Aufnahme ist schneller als die Zerstörung der Probe 

eye home zur Startseite
neocron 25. Aug 2016

Als ob du in der Lage waerst dies zu beurteilen ... :D

Rhino Cracker 21. Aug 2016

Ich vermute mal, die Aufnahmedauer ist stark begrenzt und sie jagen es zuerst in direkt...

H75 20. Aug 2016

https://www.youtube.com/watch?v=1oXRVEaoeaE https://www.youtube.com/watch?v=aK1iFMsbKGo

VeggiBurger 19. Aug 2016

Blödsinn. Der Untersuchungsgegenstand ist das was du untersuchen willst. Eisenatome in...



Anzeige

Stellenmarkt
  1. Robert Bosch GmbH, Reutlingen
  2. HAMBURG SÜD Schifffahrtsgruppe, Hamburg
  3. BST eltromat International GmbH, Leopoldshöhe
  4. Robert Bosch Start-up GmbH, Renningen


Anzeige
Blu-ray-Angebote
  1. 29,99€ (Vorbesteller-Preisgarantie)
  2. Einzelne Folge für 2,99€ oder ganze Staffel für 19,99€ kaufen (Amazon Video)
  3. (u. a. Reign, Person of Interest, Gossip Girl, The Clone Wars)

Folgen Sie uns
       


  1. Spionage

    FBI legt US-Unternehmen Kaspersky-Verzicht nahe

  2. Gebärdensprache

    Lautlos in der IT-Welt

  3. Denverton

    Intels Atom C3000 haben 16 Kerne bei 32 Watt

  4. JR Maglev

    Mitsubishi steigt aus Magnetbahn-Projekt aus

  5. Forschung

    HPE-Supercomputer sollen Missionen zum Mars unterstützen

  6. IEEE 802.11ax

    Broadcom bietet Chip-Plattform für das nächste 5-GHz-WLAN

  7. Alternativer PDF-Reader

    ZDI nötigt Foxit zum Patchen von Sicherheitslücken

  8. Elektro-Cabriolet

    Vision Mercedes-Maybach 6 mit 500 km Reichweite

  9. Eufy Genie

    Ankers Echo-Dot-Konkurrenz kostet 50 Euro

  10. Kaby Lake Refresh

    Intel bringt 15-Watt-Quadcores für Ultrabooks



Haben wir etwas übersehen?

E-Mail an news@golem.de


Anzeige
Nach Anschlag in Charlottesville: Nazis raus - aber nur aus PR-Gründen
Nach Anschlag in Charlottesville
Nazis raus - aber nur aus PR-Gründen
  1. Bundesinnenministerium Neues Online-Bürgerportal kostet 500 Millionen Euro
  2. EU-Transparenz EuGH bekräftigt nachträglichen Zugang zu Gerichtsakten
  3. Rücknahmepflicht Elektronikschrott wird kaum zurückgegeben

Radeon RX Vega 64 im Test: Schnell und durstig mit Potenzial
Radeon RX Vega 64 im Test
Schnell und durstig mit Potenzial
  1. Radeon RX Vega Mining-Treiber steigert MH/s deutlich
  2. Radeon RX Vega 56 im Test AMD positioniert sich in der Mitte
  3. Workstation AMD bringt Radeon Pro WX 9100

Threadripper 1950X und 1920X im Test: AMD hat die schnellste Desktop-CPU
Threadripper 1950X und 1920X im Test
AMD hat die schnellste Desktop-CPU
  1. Ryzen AMD bestätigt Compiler-Fehler unter Linux
  2. CPU Achtkerniger Threadripper erscheint Ende August
  3. Ryzen 3 1300X und 1200 im Test Harte Gegner für Intels Core i3

  1. Re: Sieht ja chic aus

    DetlevCM | 14:14

  2. Re: Verdientes Ergebnis für alle Käufer

    Shoopi | 14:14

  3. Re: 2022...

    bernd71 | 14:13

  4. Re: Halten wir fest: VW baut garnichts!

    Azzuro | 14:13

  5. I'm sorry Dave, I'm afraid I can't do that.

    Magroll | 14:10


  1. 12:29

  2. 12:01

  3. 11:59

  4. 11:45

  5. 11:31

  6. 10:06

  7. 09:47

  8. 09:26


  1. Themen
  2. A
  3. B
  4. C
  5. D
  6. E
  7. F
  8. G
  9. H
  10. I
  11. J
  12. K
  13. L
  14. M
  15. N
  16. O
  17. P
  18. Q
  19. R
  20. S
  21. T
  22. U
  23. V
  24. W
  25. X
  26. Y
  27. Z
  28. #
 
    •  / 
    Zum Artikel