Röntgenlichtquelle für Europa: Die ESRF

Seit 1994 produziert die Europäische Synchrotronstrahlungsquelle ESRF Röntgenlicht für über 40 Messplätze aus Materialwissenschaften, Biologie oder Quantenmechanik. Jährlich entstehen daraus mehr als 1700 wissenschaftliche Veröffentlichungen.

Wie ein Ufo in den Alpen wirkt die ringförmige Halle der ESRF in Grenoble. Hier finden jedes Jahr 6000 Gastforschende exzellente Experimentiermöglichkeiten mit hartem Röntgenlicht vor.
Wie ein Ufo in den Alpen wirkt die ringförmige Halle der ESRF in Grenoble. Hier finden jedes Jahr 6000 Gastforschende exzellente Experimentiermöglichkeiten mit hartem Röntgenlicht vor. © P. Ginter/ESRF

Größer als das Berliner Olympiastadion ist der markante Ring in Grenoble (Frankreich), der das Synchrotron und die Messplätze der European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) beherbergt. Im 844 Meter langen Speicherring kreisen Elektronen mit beinahe Lichtgeschwindigkeit. In speziellen magnetischen Strukturen senden sie hochenergetisches, „hartes“ Röntgenlicht aus, mit dem die atomare Struktur von Feststoffen und biologischen Proben untersucht werden kann.

Die ESRF liefert dabei Röntgenstrahlung, die hundert Milliarden Mal so stark ist wie die, welche zur medizinischen Diagnose in Krankenhäusern verwendet wird. Dieses helle Röntgenlicht erlaubt viel genauere Einblicke in die Materie, bis hinunter zu einzelnen Atomen.

Verschiedene Methoden verraten die atomare Struktur oder die Zusammensetzung einer Materialprobe. Mit rasch aufeinanderfolgenden, kurzen Röntgenblitzen können die Forschenden zudem schnell ablaufende Prozesse in Materie „filmen“ wie mit einer Stroboskopkamera.

Die über 20 Jahre alte Anlage wird derzeit verbessert und erweitert. Die erste Upgrade-Phase von 2009 bis 2015 ist bereits abgeschlossen, eine zweite läuft von 2015 bis 2022. Danach soll die ESRF Synchrotronstrahlung mit einer hundertmal höheren Qualität liefern als zuvor. Als Gesamtbudget sind für das Upgrade 330 Millionen Euro vorgesehen, die aus dem ESRF-Haushalt und EU-Mitteln zur Verfügung gestellt werden.

Das Jahresbudget der ESRF liegt bei 102 Millionen Euro (2014), davon trägt Deutschland 24 Prozent. 20 weitere Länder sind an der Finanzierung der ESRF beteiligt. Das Bundesforschungsministerium förderte im Förderzeitraum 2010–2014 Universitätsprojekte an der ESRF in Höhe von 1,35 Millionen Euro.

National und auf europäischer Ebene steigt die Nachfrage nach Messzeit mit Röntgenstrahlung hoher Qualität. Immer mehr Forschende wollen die einzigartigen Eigenschaften dieses Röntgenlichts nutzen, um ihre wissenschaftlichen Fragen zu beantworten. Neben der ESRF steht für hartes Röntgenlicht PETRA III in Hamburg und für etwas weicheres Röntgenlicht BESSY II in Berlin zur Verfügung.