Forschende aus aller Welt reisen nach Hamburg, um am Teilchenbeschleuniger PETRA III am Forschungszentrum DESY Messungen mit hochintensiver Synchrotronstrahlung durchzuführen. Lenkt man fast lichtschnelle Elektronen in Teilchenbeschleunigern mit Magneten ab, entsteht ein breites Spektrum hochintensiven und stark gebündelten Röntgenlichts – die sogenannte Synchrotronstrahlung.
Im Speicherring PETRA III werden Elektronen fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und mithilfe von Magneten auf einer zwei Kilometer langen Kreisbahn gehalten. 130 000-mal pro Sekunde flitzen die Elektronen im Kreis. An einigen Stellen werden sie mit speziellen Magneten auf eine Zickzackbahn gezwungen und so gezielt zur Aussendung von Röntgenlicht gebracht. An 25 sogenannten Strahlführungen mit knapp 60 Messplätzen richten Forschende aus Medizin, Werkstoff- und Energieforschung oder Biologie dieses Licht dann auf ihre Proben, um deren Struktur zu entschlüsseln. Diese Plätze sind sehr begehrt und stets mehrfach überbucht.
DESYs Teilchenbeschleuniger sind Super-Mikroskope für die Nanowelt. Der Ringbeschleuniger PETRA III ist eine der besten Synchrotronlichtquellen der Welt, der Freie-Elektronen-Laser FLASH der erste seiner Art. © DESY
Im Undulator (links) senden Elektronen (blau) auf einem Slalomkurs intensives Röntgenlicht (orange) aus, das von einer Kristallprobe (Mitte) gestreut wird. Aus dem entstehenden Detektorbild lässt sich die Struktur der untersuchten Probe atomgenau errechnen. © DESY/ C. Lothringer
| Länge des Beschleunigers | 2304 Meter |
| Elektronen-Umläufe | 130 000 pro Sekunde |
| Strahlführungen | 25 |
| Dauer der Lichtblitze | 90 Picosekunden |
| Abstand zwischen zwei Lichtblitzen | 16 oder 192 Nanosekunden |
| Forschende | ca. 3000 pro Jahr |
Ein solches Beugungsbild (links) entsteht, wenn Röntgenlicht aus einem Teilchenbeschleuniger von einem Eiweißkristall abgelenkt wird. Aus ihm wird der Aufbau von komplexen Eiweißmolekülen (rechts) entschlüsselt. © Beugungsbild: Max-Planck-Unit for Structural Molecular Biology. Molekül: MPG
Mit dem Ausbauprojekt PETRA IV plant DESY in Hamburg das weltbeste 3D-Röntgenmikroskop. Es soll bis zu hundert Mal mehr Röntgenlicht auf einen Punkt bündeln als PETRA III und so dreidimensionale Strukturbilder vom Millimeterbereich bis zur atomaren Ebene liefern – unter realitätsnahen Bedingungen. Der Industrie könnte PETRA IV helfen, entscheidende Weichen für die Entwicklung neuer Produktionsverfahren und maßgeschneiderter Werkstoffe zu stellen – beispielsweise in der Flugzeug- oder Energietechnik.
