Beschleuniger

Der Linearbeschleuniger des European XFEL ist weltweit einzigartig. Als längster supraleitender Linearbeschleuniger der Welt gibt er Elektronen die Energie, die benötigt wird, um die Röntgenblitze des European XFEL zu erzeugen. Als internationales Unternehmen mit 17 Instituten ist die Entwicklung dieses entschiedenden Teils der Anlage ein Beispiel für eine ausgezeichnete wissenschaftliche und grenzübergreifende Zusammenarbeit.

Wie es funktioniert

Als Röntgen-Freie-Elektronen-Laser benötigt der European XFEL freie (also nicht an Atome gebundene) Elektronen, um laserähnliche Lichtpulse im Röntgen-Wellenlängenbereich zu erzeugen. Wissenschaftler können Elektronen durch Beschleunigung auf hohe Energien und annährend - aber niemals ganz - auf Lichtgeschwindigkeit bringen.

Die Wissenschaftler beschleunigen die Partikel in einer metallischen Struktur, die als Hohlraumresonator (cavity) bezeichnet wird. Intensive elektromagnetische Felder bewegen Teilchen, die wie Elektronen eine elektrische Ladung tragen, durch die Struktur.

Der European XFEL-Beschleuniger nutzt derzeit 768 Hohlraumresonatoren aus Niob über eine Länge von 1,7 km. Niob ist bei extrem niedrigen Temperaturen supraleitend. Wenn die Hohlraumresonatoren auf -271 ° C gekühlt werden - nur 2 ° C entfernt von der niedrigstmöglichen Temperatur, dem absoluten Nullpunkt - verlieren sie ihren elektrischen Widerstand. Dies bedeutet, dass das elektromagnetische Signal, das in den Resonator eintritt, direkt in die Elektronen weiterfließt, was den Beschleunigungsprozess sehr effizient macht. Der European XFEL-Beschleuniger kann Elektronen auf bis zu 17,5 Gigaelektronen (GeV) beschleunigen.