Das ist der mächtigste Röntgenlaser der Welt

Das SLAC National Accelerator Laboratory an der Stanford University hat den stärksten Röntgenlaser der Welt erstmals in Betrieb genommen. Es handelt sich um LCLS-II, einen X-Ray Free-Electron Laser (freie-Elektronen-Röntgenlaser), kurz XFEL.

Er soll bis zu einer Million Röntgenblitze pro Sekunde aussenden können und damit 8.000-mal mehr als sein Vorgänger. Damit überholt der LCLS-II auch den European XFEL, der im Forschungszentrum DESY in Hamburg steht. Dieser schafft 27.000 Laserblitze pro Sekunde.

Der Laser produziert extrem helle und kurze Röntgenstrahlen. Wie eine Video-Kamera, die aus Einzelbildern einen Film macht, kann damit das Verhalten von Atomen, Elektronen und Molekülen untersucht werden. Mit dieser Technik konnte der Vorgänger des LSCL-II den ersten "Molecular Movie" erstellen. Dabei konnten Forscher*innen in Echtzeit darstellen, was passiert, wenn Licht auf das menschliche Auge trifft.

Frostiger Teilchenbeschleuniger

Aufgebaut ist er wie ein 3,2 Kilometer langer Teilchenbeschleuniger, der mit Heliumgas auf -271 Grad heruntergekühlt wird. Dadurch lassen sich Elektronen fast ohne Energieverlust befördern und erreichen nahezu Lichtgeschwindigkeit. Sie erzeugen die Lichtblitze, die 10.000-mal heller sind als die des 2009 in Betrieb genommenen Vorgängers LCLS.

Der Laser soll unter anderem für die genauere Untersuchung von Quantenmaterialien verwendet werden. Damit könnten Forscher*innen neue Formen von Kommunikation und Datenverarbeitung vorantreiben, heißt es in einer Aussendung. Gleichzeitig könnten flüchtige chemische Prozesse untersucht und die Arbeitsweise biologischer Moleküle studiert werden. Das könnte zu Durchbrüchen bei der Entwicklung von Arzneimitteln führen, hofft das SLAC.

Experimente sollen Durchbruch in Naturwissenschaften bringen

Bisher konnte mit XFELs etwa Vorgänge des menschlichen Sehens, der Photosynthese, aber auch in der Meteorologie untersucht werden. Nun erwarten das SLAC neue Durchbrüche in der Physik, Chemie, Biologie und der Technik. Die ersten Experimente sollen in den kommenden Wochen durchgeführt werden.