DESYs neue Synchrotronquelle PETRA III hat gestern ihren Betrieb aufgenommen. Um 10:14 Uhr wurden die ersten Positronenpakete in den 2,3 Kilometer langen Beschleuniger eingeschossen und gespeichert. Schon bald werden regelmäßig rund um die Uhr bis zu 960 Teilchenpakete mit jeweils bis zu zehn Milliarden Positronen, den Antiteilchen der Elektronen, mit fast Lichtgeschwindigkeit durch den Speicherring rasen, um einzigartiges Licht für die Wissenschaft zu erzeugen.
Mit dem Betriebsstart endet ein knapp zweijähriger Umbau, bei dem der Speicherring PETRA in eine Röntgenstrahlungsquelle der Spitzenklasse umgewandelt wurde.
„Mit PETRA III nimmt DESY eine weitere Röntgenlichtquelle für die Forschung in Betrieb, die weltweit ihres gleichen sucht“, betonte Professor Helmut Dosch vom Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY. „Damit werden wir den Wissenschaftlern Synchrotronstrahlen höchster Brillanz bieten und so neue Maßstäbe in der Forschung mit Photonen setzen.“
Leistungsstärkste Lichtquelle ihrer Art
Als leistungsstärkste Lichtquelle ihrer Art wird PETRA III vor allem den Wissenschaftlern exzellente Experimentiermöglichkeiten bieten. Der Bedarf an Synchrotronlicht wird nach Einschätzung von Experten in Zukunft stark ansteigen. Dies gilt vor allem für die Nanowissenschaften und die Nanotechnologie. Extrem kleine Proben können hier untersucht und Bilder mit bisher nicht erreichter Auflösung über die Anordnung der Atome gewonnen werden.
Auch Molekularbiologen werden ein neues Instrument haben, um die Struktur von Proteinen zu bestimmen und deren Funktion im Organismus aufzuklären. Viele Forschungseinrichtungen der Helmholtz-Gemeinschaft und der Max-Planck-Gesellschaft treffen jetzt schon Vorbereitungen, um PETRA III als Lichtquelle zu nutzen. Auch für Chemie, Umweltforschung und Materialwissenschaften eröffnet der neue Speicherring vielseitige Möglichkeiten. Mit der sehr energiereichen Strahlung lässt sich das Innerste von Werkstücken erforschen. Materialwissenschaftler können so Rückschlüsse für neue Materialien gewinnen und Konstruktionen optimieren.
Umbau in zwei Jahren
„Unsere DESY-Mannschaft hat gezeigt, dass man auch in heutigen Zeiten ein so komplexes Projekt wie den Umbau des PETRA III-Speicherrings im Zeit- und Kostenrahmen abschließen kann“, freut sich Forschungsdirektor Professor Edgar Weckert. Der 225-Millionen-Euro-Umbau wurde größtenteils vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF, der Stadt Hamburg und der Helmholtz-Gemeinschaft finanziert.
Der Beschleuniger wurde ursprünglich für die Teilchenphysik gebaut. Unter anderem wurde an ihm das Gluon entdeckt, Botenträger für eine der vier fundamentalen Kräfte unserer Welt. Zuletzt diente PETRA als Vorbeschleuniger für DESYs erfolgreichen Teilchenbeschleuniger HERA.
In weniger als zwei Jahren wurde PETRA jetzt komplett umgebaut und modernisiert. Alle Magnete, die die beschleunigten Teilchen auf ihrer Bahn halten, wurden mit neuen Spulen versehen. Weiterhin wurde das komplette Vakuumsystem, die gesamte Mess- und Regeltechnik sowie die Strom- und Kühlwasserversorgung erneuert. Auf einem Achtel seines Umfangs wurde eine 300 Meter lange Experimentierhalle errichtet, in der an 14 Synchrotronstrahlführungen bis zu 30 Experimente stattfinden können. Um die Proben bei den Messungen in den Experimentieraufbauten möglichst schwingungsfrei zu halten, werden die Experimente auf der längsten am Stück gefertigten Betonplatte der Welt aufgebaut.
Testbetrieb ab Sommer
Nach der stabilen Speicherung des Teilchenstrahls wird der Beschleuniger in den nächsten Wochen auf die Produktion des begehrten Synchrotronlichts vorbereitet: Die Undulatoren – Spezialmagnete, die das Synchrotronlicht erzeugen – werden so dicht an den Teilchenstrahl herangefahren, dass die Positronen auf Schlingerbahnen gelenkt werden und so das Synchrotronlicht abstrahlen. Gleichzeitig geht in der Experimentierhalle der Aufbau der 14 Strahlführungen weiter, an denen die Wissenschaftler ihre Experimentierplätze errichten.
Ein erster Testbetrieb mit dem Synchrotronlicht ist im Sommer geplant, der reguläre Experimentierbetrieb der modernsten Synchrotronquelle der dritten Generation wird 2010 starten.
(idw – Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY, 17.04.2009 – DLO)
