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Mit Druck wie von 2000 Elefanten: Forschung am European XFEL

23.03.2020 - Wie sind entfernte Planeten außerhalb unseres Sonnensystems beschaffen? Vor-Ort-Erkundungen wie auf dem Mars sind nicht möglich. Am European XFEL bei Hamburg wollen Forscher die Zustände auf den Himmelskörpern simulieren - mit Hilfe eines neuen Superlasers.

  • Blick in die Tunnelanlage des European XFEL Röntgenlasers. Foto: Markus Scholz/dpa/Archivbild © dpa - Deutsche Presse-Agentur

    Blick in die Tunnelanlage des European XFEL Röntgenlasers. Foto: Markus Scholz/dpa/Archivbild © dpa - Deutsche Presse-Agentur GmbH

Mit Hilfe eines neuen Gerätes soll die Superkamera European XFEL künftig Einblicke in die Struktur entfernter Himmelskörper ermöglichen. Die europäische Forschungseinrichtung in Schenefeld bei Hamburg erhielt jetzt einen Superlaser, der in Großbritannien hergestellt wurde, wie ein XFEL-Sprecher mitteilte. Der Hochenergielaser mit der Bezeichnung DiPOLE 100-X werde an der Experimentierstation HED (Hohe Energie-Dichte) eingesetzt.

Mit dem Gerät könnten Wissenschaftler ihre Proben so heftig mit Energie beschießen, dass Temperaturen bis 10 000 Grad und ein Druck von 10 000 Tonnen pro Quadratzentimeter entstehen. Das entspricht dem Gewicht von 2000 Elefanten auf einer Briefmarke und ähnele den Bedingungen im Inneren von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, erklärte der XFEL-Sprecher.

Als Probe nehmen die Wissenschaftler nicht echten «Sternenstaub», sondern chemische Elemente wie Kohlenstoff und Eisen, aus denen auch die sogenannten Exoplaneten bestehen. Was in dem Moment geschieht, wenn die Probe von der Laserenergie getroffen wird, soll der XFEL mit seinen ultrakurzen Röntgenblitzen festhalten. Die Forscher bekommen einzelne Aufnahmen oder auch eine Art Filmsequenz von dem Versuchsablauf.

«Bisher war es technisch nicht möglich, diese faszinierenden Welten mit Röntgenstrahlen zu untersuchen, weil wir in unserem Labor keine so extremen Temperaturen und Drücke erzeugen konnten», sagte der Gruppenleiter an der HED-Experimentierstation, Ulf Zastrau. Der neue Hochenergielaser eröffne für das Hamburger Labor ein völlig neues Feld der wissenschaftlichen Erforschung von Exoplaneten.

Allerdings muss der Superlaser erst noch aufgebaut werden, was sich wegen der Corona-Krise verzögert. Auch der Betrieb des XFEL (Freie-Elektronen-Laser) selbst musste vor einer Woche vorerst eingestellt werden. Erst ab nächstem Jahr sollen Experimente mit der neuen Technik stattfinden. An der HED-Station gibt es seit Ende 2018 bereits ein Hochleistungslasersystem vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, welches auch das leitende Institut beim Nutzerkonsortium HIBEF ist.

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