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Röntgenlaser

European XFEL: Molekülkino per Röntgenlaser

Moleküle im Detail beobachten zu können – das erhoffen sich Wissenschaftler vom leistungsstärksten Röntgenlaser der Welt. Ein Video führt hinter die Kulissen des gerade an den Start gegangenen Großforschungsprojekts XFEL in Hamburg.
European XFEL: Molekülkino per Röntgenlaser

Veröffentlicht am: 16.03.2015

Laufzeit: 0:04:12

Sprache: deutsch

Untertitel: ohne Untertitel

DW Deutsch ist der YouTube-Kanal der Deutschen Welle, des staatlichen Auslandsrundfunks der Bundesrepublik Deutschland.

Im Kino genügen schon 24 Bilder pro Sekunde für die fast perfekte Illusion. Der Röntgenlaser European XFEL ("X-ray Free-Electron Laser", Freie-Elektronen-Laser für Röntgenlicht) wartet dagegen mit bis zu viereinhalb Millionen Bildern pro Sekunde auf. So soll der Superlaser, der im September 2017 erfolgreich seinen Betrieb aufgenommen hat, selbst einzelne Moleküle bei chemischen Reaktionen beobachten, also gewissermaßen bei der Arbeit "filmen".

Ein Team der Deutschen Welle war bereits 2015 vor Ort. Der Beitrag im klassischen Fernsehstil gewährt Einblick in die Labore des damals noch im Bau befindlichen Superlasers. Inhaltlich konzentriert sich der Vierminüter auf mögliche Anwendungen in der Grundlagenforschung am XFEL, insbesondere für medizinische Zwecke. Inzwischen haben die Vorhaben konkretere Gestalt angenommen: In der ersten Experimentierphase bis März 2018 untersuchen Forscher unter anderem molekulare Vorgänge im Muskeleiweiß Myoglobin.

Die Interviews im Video werden geschickt von Animationen untermalt, sodass sich das Gesagte auch einem breiten Fernsehpublikum erschließt. Aus wissenschaftlicher Sicht bleibt der Beitrag allerdings eher oberflächlich. Was eigentlich ist an dem Röntgenlaser so neu? Schließlich werden Röntgenstrahlen bereits seit den 1950er Jahren eingesetzt, um die Struktur von Molekülen wie DNA und Eiweißen zu entschlüsseln – ihr kurzwelliges Licht ist geeignet, auch winzigste Strukturen aufzulösen.

Der XFEL bietet aber entscheidende Vorteile: Mit den im Gleichtakt schwingenden ("kohärenten") Laserblitzen kann man nun auch Moleküle sehen, die sich nicht in Kristallform zwingen lassen. Und: Der Blitz ist so extrem kurz, dass das Bild schon im Kasten ist, noch bevor die fotografierten Moleküle durch den Energieanprall zerfallen. Mittels herkömmlicher Verfahren hätte man sie so lange belichten müssen, dass die dabei entstehende Hitze ihre Struktur noch während der Aufnahme zerstört hätte.

Röntgenlaser laufen bereits in den USA oder der Schweiz, doch Energie und Leuchtkraft der Strahlung des European XFEL sind bislang einzigartig. In den kommenden Jahren muss das 1,2 Milliarden Euro schwere Prestigeprojekt deutscher Forschungspolitik nun auch entsprechend hohe Erwartungen erfüllen.

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  • Quellen
Pellegrini, C., Stöhr, J.: X-Ray Free Electron Lasers: Principles, Properties and Applications.In: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Volume 500, Issues 1–3, 11 March 2003, Pages 33–40

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