Vorstoß ins Unbekannte - Einsatz des Free Electron Lasers
Max-Planck-Physiker in Heidelberg starten Experimente mit ultrakurz gepulsten Laserstrahlen am "Free Electron Laser" (FEL) in Hamburg
Der neue, am DESY in Hamburg aufgebaute "Free Electron Laser" (FEL) verspricht einen große Fortschritt in der Lichterzeugung. Der FEL wird neue Maßstäbe bezüglich der Strahlungsintensität und der Qualität der erzeugten Strahlung setzen und langfristig vor allem Licht kurzer Wellenlängen, also Röntgenstrahlung liefern. Es sollen Pulse mit einer Länge von nur wenigen Femtosekunden entstehen, die sowohl räumlich als auch zeitlich kohärent sind. Beides sind Eigenschaften wie sie bisher nur von Lasern im optischen und nahen Vakuum-Ultraviolett-Licht (VUV)-Bereich bekannt waren. Die Brillanz der Quelle, ein Maß für ihre Intensität unter Einhaltung gewisser Qualitätskriterien, übersteigt diejenige der modernsten Synchrotron Strahlungsquellen der dritten Generation, um neun Größenordnungen.
"Wir befinden uns damit nicht nur am Rande bekannten Terrains, sondern um Größenordnungen weit von unserem bisherigen Erfahrungshorizont entfernt, mitten in einem absolut neuen, unerforschten Bereich, einer terra incognita der Strahlungs-Materie-Wechselwirkung", sagt Professor Joachim Ullrich vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg.
Die Max-Planck-Initiative "DESY-Free Electron Laser" um Ullrich hat nun mehrere Pionierexperimente vorgeschlagen, die alle von den internationalen Gremien genehmigt wurden. Die Messungen sollen zunächst helfen, die vielfältigen grundlegenden Fragen zur Wechselwirkung dieser kurzwelligen, extrem intensiven, vollständig neuen Lichtquelle mit den Bausteinen unserer Welt, mit einzelnen Atomen, Molekülen, Clustern und Ionen, unter Gewinnung größtmöglicher Information aufzuklären und zu verstehen. Sie bilden damit zum einen die Grundlage zahlreicher zukünftiger Experimente im Bereich der Grundlagenforschung, wie z.B. zeitaufgelöster Messungen molekularer Reaktionen ("molecular movie") oder von Präzisionsmessungen zur Quantenelektrodynamik und sind darüber hinaus voraussichtlich für eine Vielzahl weiterer Anwendungen von essenzieller Bedeutung. Diese reichen von der Femtochemie über die Plasmaphysik, die Materialforschung und -bearbeitung bis hin zur Molekularbiologie. Dort erhofft man sich, die Struktur einzelner Biomoleküle in der Gasphase erstmals vermessen und vielleicht sogar Strukturänderungen, wie die Faltung von Proteinen, zeitaufgelöst verfolgen zu können.
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