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Mehr als acht Jahre lang herrschte im Inneren des Elektronenbeschleunigers von European XFEL eine Temperatur von minus 271 Grad Celsius – kälter als im Weltall. Nun ist der Beschleuniger für eine vorgeschriebene Wartung und umfangreiche Umbauarbeiten erstmals langsam wieder aufgewärmt und auf Raumtemperatur gebracht worden.
„Dass hierbei alles so glatt gegangen ist, zeugt auch von der extremen Sorgfalt, mit dem die Anlage vor nunmehr zehn Jahren installiert wurde,“ sagt Tobias Schnautz, der zusammen mit seinen Kollegen von der Kryogenik-Gruppe bei DESY für den komplexen Aufwärmprozess verantwortlich ist. Gemeinsam mit internationalen Partnern hat DESY den Beschleuniger gebaut und betreibt ihn nun für European XFEL. Das Aufwärmen auf Raumtemperatur muss vorsichtig erfolgen, um bei der Ausdehnung des Materials entstehende Spannungen kontrolliert zu begrenzen und möglichen Schäden vorzubeugen.
Nun sind mehrere Monate lang zahlreiche Arbeiten an der Anlage geplant, bevor der Beschleuniger wieder auf seine Betriebstemperatur abgekühlt wird. Im Frühjahr 2026 soll der Röntgenlaser dann wieder für Experimente zur Verfügung stehen.
Unmittelbarer Anlass für die Betriebspause ist eine vorgeschriebene Prüfung von Helium-Ventilen, die im kalten Zustand nicht möglich war. „Neben diesen Wartungsarbeiten ist eine große Zahl von Neuinstallationen geplant, die unsere Teams von European XFEL und DESY seit vielen Jahren vorbereitet haben“, erklärt Dr. Winni Decking, Leiter des Beschleuniger-Teams bei DESY. „Unter anderem installieren wir eine komplett neu entwickelte Elektronenquelle am Anfang des Beschleunigers. Die Umsetzung aller Neuerungen erforderte genaue Planung und jetzt unermüdlichen Einsatz. Danach steht der European XFEL Anfang 2026 gründlich gewartet und mit vielen neuen Möglichkeiten wieder Forschenden aus aller Welt offen.“
European XFEL Geschäftsführer Prof. Dr. Thomas Feurer betont: „Diese Arbeiten sind auch ein wichtiger Schritt zur Umsetzung unserer mittelfristigen Entwicklungsstrategie, die wir bis 2032 umsetzen wollen. Zu den wichtigsten Meilensteinen gehören der Bau einer neuen Experimentierstation und Vorbereitungen für die Installation supraleitender Undulatoren – Strukturen, die Röntgenstrahlen erzeugen. Die neuen Undulatoren werden durch eine höhere Lichtintensität und kürzere Wellenlängen eine noch präzisere Erforschung des Nanokosmos ermöglichen.“
Der weltgrößte Röntgenlaser ist eine der größten Forschungsinvestitionen in Europa und wurde 2017 im Zeit- und Kostenrahmen fertiggestellt. Seitdem nutzen Forschende aus aller Welt den European XFEL erfolgreich für ihre Experimente. Meist kommen sie für eine Woche nach Schenefeld, um atomare Details von Viren oder Zellen zu entschlüsseln, chemische Reaktionen in Echtzeit zu filmen oder Materie unter extremen Bedingungen zu untersuchen. Bei mehr als 11 000 Besuchen – die Zahl schließt mehrfache Aufenthalte ein – haben Forschende seitdem fast 500 Experimente durchgeführt und ihre Ergebnisse in angesehenen Fachzeitschriften veröffentlicht.
Der supraleitende Linearbeschleuniger des European XFEL ist mit 1,7 Kilometern der längste seiner Art weltweit. Er beschleunigt Elektronen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit und auf Energien von bis zu 17,5 Gigaelektronenvolt – was einer Beschleunigung entspricht, die Elektronen durch eine elektrische Spannung von 17,5 Milliarden Volt erreichen würden. Anschließend durchlaufen die Elektronen spezielle Magnetstrukturen, sogenannte Undulatoren, die sie auf einen Slalomkurs lenken und dabei intensive Röntgenlaserblitze erzeugen. Bei Pulsraten bis zu 27.000 solcher Blitze pro Sekunde erreicht der European XFEL Leuchtstärken, die herkömmliche Röntgenquellen um ein Vielfaches übertreffen.
Die extreme Kälte im Beschleuniger – nur zwei Grad über dem absoluten Nullpunkt – sorgt dafür, dass seine supraleitenden Hohlraumresonatoren ohne elektrischen Widerstand arbeiten. So kann Energie besonders effizient auf die Elektronen übertragen werden.
Nach Abschluss der aktuellen Arbeiten wird die Anlage wieder auf minus 271 Grad Celsius abgekühlt, bevor sie im Frühjahr 2026 erneut für Experimente zur Verfügung steht.
Der Elektronenbeschleuniger von European XFEL mit seinen supraleitenden Hohlraumresonatoren wurde nu ...
Quelle: Heiner Müller-Elsner
Copyright: © European XFEL
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Wissenschaftler, jedermann
Bauwesen / Architektur, Elektrotechnik, Maschinenbau, Physik / Astronomie, Werkstoffwissenschaften
überregional
Forschungsprojekte, Organisatorisches
Deutsch
Der Elektronenbeschleuniger von European XFEL mit seinen supraleitenden Hohlraumresonatoren wurde nu ...
Quelle: Heiner Müller-Elsner
Copyright: © European XFEL
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