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Schenefelder Tageblatt

10. Dezember 2016 | 00:18 Uhr

XFEL : 27.000 Röntgenblitze pro Sekunde

vom
Aus der Redaktion des Schenefelder Tageblatts

Gibt es lebensfreundliche Bedingungen auf Uranus? Forscher suchen die Antwort nicht im All, sondern in Schenefeld.

Schenefeld | In einem Betonbunker mit meterdicken Wänden will Ulf Zastrau in das Innere von Planeten schauen. In der Anlage in Schenefeld bei Hamburg sollen die ultrahellen Blitze des Röntgenlasers European XFEL winzige Materialproben sichtbar machen. Wenn sie in etwa einem Jahr ihren Betrieb aufnimmt, will Zastrau so vorgehen: Ein Eisenpartikel zum Beispiel bekommt über einen Laser eine Riesenmenge Energie zugeführt, und zwar ganz plötzlich, so dass quasi keine Zeit dabei vergeht. Das Teilchen wird sofort auseinanderfliegen.

Aber „sofort“ ist eine sehr menschliche Dimension. Nach physikalischer Rechnung lässt sich die hydrodynamische Expansion einige Femto- also Billiardstel-Sekunden Zeit. In diesem Moment sollen die ultrahellen Röntgenblitze die Probe treffen und ein Bild vom Zustand des Materials liefern. „Das ist der Heilige Gral“, sagt Zastrau.

Was sehr abstrakt klingt, soll der Wissenschaft bei der Beantwortung ewiger oder auch ganz praktischer Fragen helfen. Zastrau denkt etwa an die Sicherheit unserer Telekommunikation und Datenübertragung. Sie ist vom Magnetfeld der Erde abhängig. Dieses wird durch die Drehung des hauptsächlich aus Eisen bestehenden Erdkerns erzeugt. Doch bei starken Sonnenstürmen gibt es Probleme. Unsere Daten- und Telefonnetze können zusammenbrechen. „Mehr über diese Zusammenhänge zu wissen, kann nicht schaden“, sagt Zastrau. Er hofft, dass Wissenschaftler in naher Zukunft die Schwankungen des Erdmagnetfelds und mit diesen Daten auch die Folgen von Sonnenstürmen besser vorhersagen können.

Auch bei der Frage, ob es im Sonnensystem noch außerhalb der Erde Leben geben könnte, will der 35 Jahre alte Forscher weiterkommen. Entscheidend sei dabei immer, ob auf einem Planeten Wasser vorhanden ist, in flüssiger Form, nicht als Wasserdampf oder Eis. Es gebe Spekulationen über unterirdische Seen auf dem Uranus. „Aber ist das Wasser in mehreren 1000 Meter Tiefe flüssig?“ Um das herauszufinden, will Zastrau in seinem geplanten Instrument für Hohe Energie-Dichte (HED) eine Wasserprobe zwischen zwei Diamantspitzen pressen und so Druckverhältnisse herstellen, wie sie in einem vermuteten flüssigen Mantel unter der Planetenoberfläche herrschen. Und auch dieser Moment soll mit Hilfe der ultrahellen Blitze des European XFEL festgehalten werden.

Elektronen in „Paketen“

Die Blitze sollen in dem 3,4 Kilometer langen Tunnel erzeugt werden, der auf dem Gelände des Deutschen Elektronen-Synchrotron (Desy) in Hamburg-Bahrenfeld beginnt. Elektronen werden dabei in „Paketen“ auf nahezu Lichtgeschwindigkeit gebracht. Dann rasen sie im Slalomkurs durch bestimmte Anordnungen von Magneten und geben dabei Röntgenlicht ab, das sich zu den Blitzen verstärkt. Der kostbare Röntgenstrahl aus 27.000 Blitzen pro Sekunde kann für mehrere Untersuchungen gleichzeitig genutzt werden. Bislang sind in der Halle in Schenefeld sechs wissenschaftliche Experimentierstationen geplant, Platz wäre für 15.

Adrian Mancusos Team will Atomstrukturen von Biomolekülen sichtbar machen. Wenn diese bekannt seien, könne das Ansatzpunkte für neue Medikamente liefern. Diese docken an den Oberflächen von Körper- oder Bakterienzellen an und blockieren oder verändern so bestimmte Funktionen. Das Ziel sei, Krankheiten zu therapieren, sagt der 38-jährige Australier. Biologen aus aller Welt sollen ihre Proben in Schenefeld untersuchen können. Für die Vorbereitung der Experimente steht ein etwa 500 Quadratmeter großes Biolabor bereit. Anders als die „Betonhütte“ – wie Mancuso den Experimentierraum seines Kollegen Zastrau spöttisch nennt – ist sein Labor weitgehend eingerichtet.

Mancusos Gedanken kreisen die meiste Zeit um komplexe Vorgänge in der Nanowelt. Aber richtig begeistert ihn eine vergleichsweise simple Idee. Zwischen dem Labor und dem darunterliegenden Experimentierraum hat er einen kleinen Aufzug für den sauberen und direkten Transport der Proben einbauen lassen. Der Aufzug sei richtig cool, sagt Mancuso. „Ich bin sehr stolz darauf. Alles wird besser laufen.“

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erstellt am 02.Sep.2016 | 13:00 Uhr

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