Richtfest für DESYs neue Lichtquelle PETRA III

2009 wird DESYs neue Lichtquelle PETRA III fertig sein.

„PETRA III ist ein Meilenstein auf dem Weg zu einem Zentrum von Weltrang für die breite interdisziplinäre Forschung mit Photonen in Norddeutschland“, erklärt Forschungsministerin Schavan. „Schon in zwei Jahren sollen hier in Hamburg Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus aller Welt forschen können, um Innovationen auf den Weg zu bringen, die uns das Leben erleichtern.“

„PETRA III wird sehr brillante, kurzwellige Röntgenstrahlen erzeugen und dabei im weltweiten Vergleich eine Spitzenposition einnehmen“, erläutert der Vorsitzende des DESY-Direktoriums Prof. Albrecht Wagner, „PETRA III bietet damit exzellente Experimentiermöglichkeiten für verschiedenste Anwendungen – von der Medizin bis zur Materialforschung. Bei DESY entsteht zurzeit eine einzigartige Kombination von Lichtquellen, die zahlreiche Wissenschaftler aus dem In- und Ausland nach Hamburg zieht.“

Hamburgs Wissenschaftssenator Jörg Dräger ergänzt: „PETRA III ist ein weiterer wichtiger Pfeiler der Spitzenforschung in Hamburg. Zusammen mit dem Freie-Elektronen-Laser FLASH und dem europäischen Röntgenlaser XFEL entsteht bei DESY ein weltweit einmaliges Strukturforschungszentrum.“

Ein entscheidender Vorteil, den PETRA III den Forschern bietet, ist ein haarfeiner Röntgenlichtstrahl. Mit seiner Hilfe lassen sich auch sehr kleine Materialproben untersuchen und die Anordnung ihrer Atome extrem genau bestimmen. So können Molekularbiologen beispielsweise die räumliche atomare Struktur von winzigen Proteinkristallen aufklären, um Ansatzpunkte für neue Medikamente zu finden. Materialforscher brauchen die extrem energiereiche Strahlung, um Schweißnähte zu prüfen oder Ermüdungserscheinungen von Werkstücken zu untersuchen. Vor allem Struktur- und Dynamikuntersuchungen an Nanoteilchen oder Messungen mit einer Ortsauflösung im Bereich einiger 10 Nanometer werden von den extrem fokussierbaren Röntgenstrahlen profitieren.

Für die neue Lichtquelle baut DESY den bestehenden, 2,3 Kilometer langen Ringbeschleuniger PETRA komplett um. Die neue Experimentierhalle wird fast 300 Meter lang sein und in ihrer geschwungenen Form dem Kreisbogen des Beschleunigerrings folgen. Auf etwa 10 000 Quadratmetern entstehen hier 14 Messplätze, an denen bis zu 30 Experimente aufgebaut werden können.

„Das PETRA III-Projekt entwickelt sich sehr dynamisch“, freut sich Projektleiter Prof. Edgar Weckert. „Parallel zum Bau der Experimentierhalle haben wir begonnen, den 2,3 Kilometer langen PETRA-Speicherring mit komplett erneuerten Komponenten auszustatten. Außerdem haben wir bereits die wissenschaftlichen Programme aller Experimente festgelegt und bereiten sie mit Hochdruck vor.“

Auch bautechnisch ist die Erforschung der Nanowelt mit PETRA III eine Herausforderung. Der Boden der Experimentierhalle wird in Form einer einzigen, einen Meter dicken Betonplatte gegossen, die den Beschleuniger und die Experimente trägt. Diese Platte ist schwingungstechnisch vom Rest des Gebäudes entkoppelt. Um auch den Einfluss zu minimieren, den das Gebäude durch den Untergrund hindurch auf den Hallenboden ausüben könnte, ist es auf Fundamenten aus Hülsenpfählen errichtet, die 20 Meter tief im Erdboden verankert sind. Diese tief in die Erde betonierten Säulen sind von einer Gleitschicht umgeben, so dass sie keinen direkten Kontakt zum Erdreich im oberen Bereich haben. Damit lassen sich die Kräfte auf den Pfahl sehr tief ins Erdreich einbringen, so dass weniger Verformungen an der Oberfläche stattfinden.

Der weltweit feinste Röntgenlichtstrahl, den PETRA III bietet, wird mit Hilfe von speziellen Undulatoren erzeugt, Magnetanordnungen, die eine besonders hohe Brillanz bzw. Leuchtstärke produzieren. Um an den Messplätzen die optimale Strahlung für die verschiedensten Anwendungen bereitzustellen, fand schon die Planung des PETRA III-Projekts unter starker Beteiligung der zukünftigen Nutzer aus Universitäten und Forschungseinrichtungen statt.

Der Bau der neuen Röntgenquelle kostet insgesamt 225 Mio. Euro. Er wird hauptsächlich durch Mittel des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, der Freien und Hansestadt Hamburg und der Helmholtz-Gemeinschaft finanziert. Außerdem werden ca. 25 Mio. Euro für Experimentiereinrichtungen von Partnerinstitutionen wie dem EMBL (Europäisches Laboratorium für Molekularbiologie), dem Forschungszentrum GKSS (Geesthacht), der Max-Planck-Gesellschaft und den Universitäten Hamburg und Lübeck beigetragen.