Blick aus dem All auf Hamburg Schenefeld
Direktor Thomas Kaupe unternimmt im mit neuer Technik ausgestatteten Sternentheater eine Reise ins Innere der uns bekannten Welt: den Nanokosmos, die Welt der Atome und Moleküle. Bisher für unmöglich gehaltene Filme von den Prozessen auf dieser Ebene soll der Anfang September eröffnete Röntgenlaser European XFEL möglich machen. Die 3,4 Kilometer lange Maschine, die Supermikroskop und Superkamera in einem ist, verläuft unterirdisch zwischen dem Forschungszentrum Desy in Hamburg Bahrenfeld und einer Halle im schleswig-holsteinischen Schenefeld.
Durch eine Lupe vergrößertes Bild
Originalbild
Sammellinse erzeugt vergrößertes Bild
Wo auf der Innenkuppel sonst Galaxien mit ihren Sternen und Planeten auftauchen, zeigen Animationen nun Zellstrukturen, Viruspartikel und einzelne Moleküle mit ihren Atomen-Teilchen, die zehn Millionen Mal kleiner sind als ein Millimeter. Mit sichtbarem Licht lassen sich Prozesse auf dieser Ebene nicht scharf abbilden.
Mehrere gewölbte Linsen: Mikroskop
Durch Mikroskop vergrößertes Haar
Der European XFEL soll das mit seinem Röntgenlicht schaffen. Die von der Maschine erzeugten Lichtblitze sind für den Bruchteil einer billionstel Sekunde heller als das gesamte Sonnenlicht, das im gleichen Zeitraum die Erde erreicht. Und sie sind so kurz, dass sie Atome schneller ablichten, als die Teilchen sich bewegen. Viele einzelne Aufnahmen wollen Forscher dann zu Filmen zusammenfügen.
Wenn alles läuft wie erwartet, wird der Supraleiter das leistungsfähigste Instrument seiner Art sein. Mit dem bisher stärksten Röntgenlaser der Welt, dem LCLS in Stanford (Kalifornien), erzeugen Forscher 120 Lichtblitze pro Sekunde – bis zu 27.000 Pulse pro Sekunde soll der European XFEL schaffen. Damit sollen sich Messungen in wenigen Tagen bewältigen lassen, die in Stanford heute Wochen dauern.
Kopf einer Fliege im Elektronnmikroskop
Die Bilder aus dem Inneren der Materie sind eine computergestützte Rekonstruktion der Wirklichkeit. Um etwa die Struktur von Biomolekülen zu entschlüsseln, spritzen Forscher Teilchen in einer Flüssigkeit in die Probenkammer. Jedes Mal, wenn ein Lichtblitz einen Proteinkristall trifft, entsteht ein Streubild, das ein Detektor aufnimmt. Aus Millionen von Streubildern lässt sich ein dreidimensionales Abbild der Probe errechnen – im Idealfall bis zum einzelnen Atom.
Atome im Elektronenmikroskop
Atommodell: Kern und Elektronen
Infektionsforscher wollen mit dem Röntgenlaser erkunden, wie genau krankheitserregende Viren unsere Zellen manipulieren und wie Medikamente dagegen wirken können. Biochemiker möchten etwa den Beginn der Proteinentfaltung ins Visier nehmen. Läuft dies schief, lagern sich falsch gefaltete Proteine zu Klumpen zusammen, was wahrscheinlich zur Entstehung von Krankheiten wie Alzheimer und Parkinson beiträgt. Außerdem auf der Experimentier-Agenda: Wie lassen sich miniaturisierte Datenspeicher, stärkere Akkus und effizientere Katalysatoren konstruieren.
Selbst Astrophysiker werden die Blitzmaschine nutzen. Dazu werden Laserstrahlen extreme Materialzustände erzeugen, wie sie wohl im Inneren von Gasplaneten und Sternen herrschen. Um zu verstehen, was in gewaltigen Objekten im Universum vorgeht, muss eben die gesamte Skala berücksichtigt werden.
Wer Winzlinge wie Atome sehen und ihre Anordnung erkennen will, braucht extrem energiereiches Licht. Denn je höher die Energie der Lichtteilchen (Photonen) ist, desto kürzer ist die Wellenlänge des Lichts. Ist die Wellenlänge so kurz wie der Abstand zwischen Atomen oder kürzer, lassen sich die Teilchen unterscheiden. Der Durchmesser eines Atoms beträgt etwa ein Zehntel Nanometer – die Wellenlängen der Röntgenblitze des European XFEL sollen bis zu 0,05 Nanometer klein sein.
Marc Hasse, Reise in den Kosmos der Atome (Auszug), Themenabend im Planetarium zeigt, wie Hamburgs neuer Röntgenlaser European XFEL funktioniert, #HamburgerAbendblatt, Donnerstag, 14. September 2017
Robert Feidenhans’l Chef der XFEL
Der Physiker Robert Feidenhans’l referierte auf einer Barkasse vor Bloggern aus aller Welt und beantwortete geduldig alle Fragen zu dem 3,4 Kilometer langen Instrument in Schenefeld: dem Röntgenlaser, XFEL. Mit ihm wollen Forscher die Bewegung von Atomen „filmen“.
I want to express my appreciation to the writer just for bailing me out of this type of setting. After looking through the world wide web and getting views that were not beneficial, I assumed my entire life was well over. Existing without the presence of solutions to the difficulties you have solved all through your entire write-up is a crucial case, and ones that might have negatively damaged my entire career if I hadn’t come across your blog. Your own personal mastery and kindness in dealing with all areas was tremendous. I don’t know what I would’ve done if I had not discovered such a step like this. I can now look forward to my future. Thanks for your time very much for this reliable and results-oriented help. I will not hesitate to refer your web site to anyone who requires assistance about this issue.
I’m extremly enjoying your comment, have a nice day!
I have to get across my admiration for your generosity supporting persons who really want assistance with the area. Your very own dedication to getting the message all over has been extraordinarily functional and has in every case enabled ladies like me to reach their endeavors. Your new helpful publication signifies a great deal to me and far more to my colleagues. With thanks; from each one of us.
I enjoy you because of all the kindness writing, best wishes to all of you!
Nice post. I was checking constantly this blog and I am impressed! Very useful info specifically the last part 🙂 I care for such info a lot. I was looking for this particular info for a long time. Thank you and good luck.
A lot of thanks, have a nice day!
I want to express my appreciation to the writer just for bailing me out of this type of setting. After looking through the world wide web and getting views that were not beneficial, I assumed my entire life was well over. Existing without the presence of solutions to the difficulties you have solved all through your entire write-up is a crucial case, and ones that might have negatively damaged my entire career if I hadn’t come across your blog. Your own personal mastery and kindness in dealing with all areas was tremendous. I don’t know what I would’ve done if I had not discovered such a step like this. I can now look forward to my future. Thanks for your time very much for this reliable and results-oriented help. I will not hesitate to refer your web site to anyone who requires assistance about this issue.
Thank you very much indeed, I’m trying my best, have a nice day
I have to get across my admiration for your generosity supporting persons who really want assistance with the area. Your very own dedication to getting the message all over has been extraordinarily functional and has in every case enabled ladies like me to reach their endeavors. Your new helpful publication signifies a great deal to me and far more to my colleagues. With thanks; from each one of us.
This comment is very kind of you, I really enjoyed, best wishes to all of you!
I’m so happy to read this. This is the kind of manual that needs to be given and not the accidental misinformation that is at the other blogs. Appreciate your sharing this greatest doc.
My friendly regards to you, thanks
You made some good points there. I did a search on the issue and found most people will consent with your site.
I am pleased, thanks
I’m still learning from you, but I’m trying to reach my goals. I absolutely enjoy reading all that is posted on your blog.Keep the stories coming. I liked it!
Thank you!
Keep functioning ,remarkable job!
O.K.
As a Newbie, I am permanently searching online for articles that can be of assistance to me. Thank you
Many thanks, good luck for the next!
Thanks for another informative blog. The place else could I get that kind of information written in such a perfect means? I’ve a project that I’m simply now working on, and I’ve been on the glance out for such info.
I thank you for writing, bless you!
It’s the best time to make a few plans for the
long run and it’s time to be happy. I have read this put up and if I may
I want to counsel you few interesting issues or advice.
Perhaps you can write subsequent articles referring to this article.
I want to read more things about it!
Thank you for your kind attention
Greetings from Ohio! I’m bored to death at work so I decided
to check out your blog on my iphone during lunch break.
I love the information you present here and can’t wait to take a look
when I get home. I’m shocked at how quick your blog loaded on my mobile ..
I’m not even using WIFI, just 3G .. Anyhow, wonderful site!
Thanks!
Wow, incredible blog layout! How long have you been running a blog for?
you make blogging look easy. The whole look of your
site is great, as well as the content!
Nearly for ten years and I like it