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31. Oktober 2000 © Schulphysik">email: Schulphysik

www.schulphysik.de/akt205.html

DESY-Ausstellung "Licht der Zukunft"
Wissenschaft im Dialog mit mehr als 100000 Besuchern
Pressemitteilung DESY, Deutsches Elektronen-Synchrotron, 31.10.2000
Von: Petra Folkerts

Die Resonanz auf die fünfmonatige DESY EXPO2000 Ausstellung "Licht der Zukunft" hat alle Erwartungen übertroffen: 100600 Menschen besuchten die multimediale Erlebnisausstellung beim Forschungszentrum DESY, bei der physikalische Themen im Mittelpunkt standen. Dass Physik auch lebendig, bunt und "100-Prozent formelfrei" sein kann, zeigte Hamburgs größte Wissenschaftsausstellung, die vom 1. Juni bis zum 31. Otkober beim Forschungszentrum DESY stattfand. Es kamen 106.000 Besucherinnen und Besucher in die etwa 1000 Quadratmeter große Erlebnisausstellung "Licht der Zukunft", darunter viele Familien sowie über 450 Schulklassen - von der dritten Grundschulklasse bis zum Physik-Leistungskurs. "Uns freut nicht allein die hohe Besucherzahl, die unsere Erwartungen weit übertroffen hat", so Professor Dr. Albrecht Wagner, der Vorsitzende des DESY-Direktoriums, "sondern vor allem auch die Tatsache, dass überwiegend sehr wissbegierige und der Grundlagenforschung gegenüber aufgeschlossene physikalische Laien kamen". Mit ihnen im Dialog waren über 100 DESY-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler, die ca. 1500 interessierte Besuchergruppen im Schichtbetrieb durch die Ausstellung führten und sich über ihre Forschungsarbeit ausfragen ließen. Zudem standen den Gästen jeweils sechs Physik-Studierende bei den 80 gezeigten Originalkomponenten, interaktiven Experimenten und Modellen zur Seite. Neben ihrem Ausstellungsjob hatten die 90 ausgewählten Studierenden, die 45 Universitäten angehören, auch Gelegenheit, die DESY-Forschungsgruppen kennen zu lernen und sich über mögliche Ausbildungs- und Berufswege zu informieren. "Junge Menschen für physikalische Themen und aktuelle Forschung zu begeistern, ist ein wichtiges Anliegen von DESY", betont Albrecht Wagner. Dazu dient auch das Unterrichtsmaterial, das DESY bei einem erfahrenen Schulbuch-Verlag in Auftrag gegeben hatte und bundesweit an die ca. 4200 Gymnasien und Schulen mit gymnasialer Oberstufe verteilen ließ. Es wurde von den Lehrern eingesetzt, um die Exkursion zum "Licht der Zukunft" vorzubereiten. Die Resonanz war groß: Mehr als 450 Klassen, also etwa 10.000 Schülerinnen und Schüler, besuchten die DESY- Ausstellung. Von 100 befragten Lehrern gaben 86 an, Themen der Ausstellung in ihren Unterricht einzubinden, 89 von ihnen fanden, dass die Ausstellung "sehr gut" oder "gut" für Schulklassen geeignet war. Doch auch in anderer Hinsicht wirkt DESYs Expo-Projekt über den fünfmonatigen Ausstellungszeitraum hinaus. "Wir werden immer wieder gefragt, ob die Ausstellung nicht dauerhaft bestehen bleiben kann. Das können wir leider nicht ermöglichen, aber sie könnte die Initialzündung für ein modernes Wissenschaftsmuseum in Hamburg sein", hofft DESY-Direktor Albrecht Wagner, "wir rechnen auch damit, dass sich besondere Plattformen und Bühnen für die Präsentation von Physik "zum Anfassen" öffnen werden, mit denen ein neues Publikum erschlossen werden kann." Im Mittelpunkt der zweisprachigen DESY-Ausstellung "Licht der Zukunft - Light for the New Millennium" stand ein neuer supraleitender Röntgenlaser von 300 m Länge, der zurzeit beim Deutschen Elektronen-Synchrotron aufgebaut wird und der als eins der acht Hamburger Weltweiten Projekte der EXPO 2000 ausgewählt worden war. Der Aufbau dieser Anlage konnte in einem 180 m langen Tunnelabschnitt besichtigt werden. Zusätzlich wurde in der Halle, die ab 2003 für die Forschung mit dem Röntgenlaser genutzt wird und die als Ausstellungshalle diente, das gesamte Spektrum der DESY-Forschungen vorgestellt. Die DESY-Expo wurde als eine ausgewogene Mischung zwischen der Präsentation von Original-Versuchsaufbauten moderner Physik und der Vorführung physikalischer Phänomene aus dem Alltag konzipiert. Auf der einen Seite wurde viel allgemein verständliche Information über die DESY-Forschung geboten, auf der anderen Seite stand der Spaß am Experimentieren und persönlichem Erleben im Vordergrund. So erfuhren die Ausstellungsbesucher zum Beispiel, wie die Physiker mit haushohen Detektoren die Spuren von Elementarteilchen messen, um den Urknall und das Innere der Materie zu erforschen. In dem Raum "Sensoren und Sinne des Menschen" konnte dann jeder selbst seine eigenen "Messgeräte" zum Hören, Riechen, Fühlen und Tasten ausprobieren und überprüfen. Die DESY-Expo war vom 1. Juni bis zum 31. Oktober jeden Tag von 10 bis 19 Uhr, am Donnerstag bis Mitternacht geöffnet. Der Eintritt war frei. Innerhalb eines Rahmenprogramms fanden an jedem Donnerstag Vorträge oder Physik-Aktionen statt, die ebenfalls sehr großen Zuspruch fanden. Das Weltweite Projekt der EXPO 2000 ist ein "Freie-Elektronen-Laser" für Röntgenstrahlung und ist weltweit die einzige Anlage dieser Art. Zur Erzeugung des scharf gebündelten Röntgenlichts, das in kurzen Blitzen abgegeben wird, nutzen die DESY-Physiker die Lichtverstärkung winziger beschleunigter Elektronenpakete. Das Röntgenlaser-Mikroskop dient der Untersuchung physikalischer, chemischer und biologischer Prozesse, die nur wenige Billiardstel Sekunden andauern und sich in einem Größenbereich von Millionstel Millimetern abspielen. Es wird möglich sein, von einzelnen Atomen dreidimensionale Aufnahmen herzustellen oder die Zeitabläufe von atomaren Vorgängen zu filmen.

Weitere Informationen finden Sie unter und weiter unten auf dieser Seite:
www.desy.de/expo2000

DESY: Erstmals Strahlung mit supraleitendem Elektronenlaser
Pressemitteilung Deutsches Elektronen-Synchrotron, 23.Feb.2000











Entscheidender Meilenstein für das TESLA-Projekt: Zum ersten Mal konnte mit dem supraleitenden Freie-Elektronen-Laser von DESY Strahlung im Wellenlängenbereich von 100 Nanometern erzeugt werden. Die Realisierbarkeit des TESLA-Röntgenlasers ist damit in greifbare Nähe gerückt. Am 22. Februar gelang es einem internationalen Wissenschaftlerteam im Forschungszentrum DESY zum ersten Mal, mit einem "Freie-Elektronen-Laser" (FEL) ultraviolette Strahlung um 110 Nanometer zu erzeugen - das ist die kleinste Wellenlänge, die jemals mit einem Freie-Elektronen-Laser erzeugt wurde. Damit ist erstmals bewiesen, dass das neuartige Funktionsprinzip, auf dem dieser FEL beruht, auch im Bereich von 100 Nanometern funktioniert. Dieser Nachweis ist ein entscheidender Meilenstein auf dem Weg zum Röntgenlaser des TESLA-Projekts (TeV-Energy Superconducting Linear Accelerator). Die Realisierbarkeit des TESLA-Röntgenlasers ist damit in greifbare Nähe gerückt. Heutige Laser liefern Strahlung nahezu aller Wellenlängen. Nur im Röntgenbereich gibt es noch keine Laser mit hoher Intensität, da die hierfür erforderlichen Spiegel nicht existieren. Dabei sind gerade Röntgenlaser für die Wissenschaft von besonderem Interesse: So lassen sich mit ihnen z.B. kontrastreiche Abbildungen von atomaren Strukturen herstellen, die heutzutage in dieser Form nicht möglich sind. Ein Laser für Röntgenstrahlung verspricht ganz neue Einblicke in die Tiefen von lebenden Zellen, Molekülen und Werkstoffen. Die Entwicklungen zur Realisierung eines leistungsstarken Röntgenlasers konzentrieren sich auf so genannte Freie-Elektronen-Laser. Dabei wird ein hochenergetischer Teilchenstrahl aus einem Beschleuniger in einer besonderen Magnetstruktur auf einen Slalomkurs gebracht und so zur Aussendung von laserartig gebündelter Strahlung veranlasst. Freie-Elektronen-Laser reichten bisher nur bis in den Bereich von 200 Nanometern. Prinzipiell benötigten sie zunächst ganz wie die "klassischen" Laser ein System von hoch-reflektierenden Spiegeln, zwischen denen die Strahlung verstärkt wird. Für den Bereich unterhalb von 150 Nanometern gibt es solche Spiegel jedoch nicht mehr - einen Röntgenlaser auf diese Art zu realisieren ist unmöglich, ein anderes Verfahren musste gefunden werden. Der Freie-Elektronen-Laser bei DESY beruht auf dem SASE-Prinzip (für Self-Amplified Spontaneous Emission, d.h. selbstverstärkte spontane Emission), bei dem sich die Strahlung selbst verstärkt. Er kommt vollständig ohne Spiegel aus und ist deshalb besonders für den Bereich der Röntgenwellen geeignet. Vor zwei Jahren erzeugte ein solcher SASE-FEL in den USA erstmals Strahlung im Infrarot-Bereich, vor einigen Monaten gelang dies auch mit sichtbarem Licht. Nun wurde bei DESY der Beweis erbracht, dass diese neuartige Strahlungsquelle im kritischen Bereich um 100 Nanometer tatsächlich zur Erzeugung von intensiver Laserstrahlung eingesetzt werden kann. Die Wissenschaftler beobachteten am Ausgang der 14 Meter langen Magnetstruktur eine Strahlungsverstärkung um einen Faktor 150 über der normalen spontanen Emission - das Zeichen dafür, dass der Freie-Elektronen-Laser funktioniert. Ziel ist es nun, die Strahlung genauer zu untersuchen und die bestehende Anlage weiter zu optimieren, um sie zu einem zuverlässigen, vielseitig nutzbaren Instrument auszubauen. Durchgeführt wurde das Experiment an einem supraleitenden Elektronen-Beschleuniger, der sich derzeit bei DESY im Aufbau befindet: Im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit von 38 Instituten aus neun Ländern entsteht auf dem DESY-Gelände in Hamburg ein 300 Meter langer Freie-Elektronen-Laser für Wellenlängen bis zu sechs Nanometern, der ab 2003 für die Forschung zur Verfügung stehen wird. Dieser supraleitende Laser dient gleichzeitig als Pilotanlage für DESYs Zukunftsprojekt TESLA, bei dem die neuartige SASE-Technologie zur Erzeugung noch kleinerer Wellenlängen genutzt werden soll.

TESLA ist eine supraleitende Beschleunigeranlage für Energien bis zu Tera-Elektronenvolt, das sind 1000 Milliarden Elektronenvolt. Das Besondere an dieser geplanten Anlage ist ihre parallele Nutzung sowohl für die Elementarteilchenphysik als auch für auf Anwendung ausgerichtete Forschungen mit Röntgenstrahlung. In einem 33 Kilometer langen Tunnel stehen zwei Linearbeschleuniger, in denen Elektronen und ihre Antiteilchen, die Positronen, auf höchste Energien gegeneinander beschleunigt und zum Zusammenstoß gebracht werden sollen. Außerdem soll der Elektronenstrahl für die in TESLA integrierten Röntgenlaser verwendet werden. Mit einer Entscheidung über das TESLA-Projekt wird 2002/2003 gerechnet. Die Bauzeit ist mit sechs bis acht Jahren veranschlagt. Die 300 m lange TESLA-Pilotanlage ist der weltweit erte und einzige Laser dieser Art.

 

Vom 1. Juni bis zum 31. Oktober 2000 wird DESY dieses Projekt im Rahmen der Erlebnis-ausstellung "Licht der Zukunft - Ein 300 m langes supraleiendes Röntgenlaser-Mikroskop" als Weltweites Projekt der EXPO 2000 der Öffentlichkeit vorstellen - "greifbar", spannend und allgemein verständlich. Geöffnet ist täglich von 10 bis 19 Uhr, Donnerstag bis Mitternacht; der Eintritt ist frei. Weitere Informationen finden Sie unter: http://www.desy.de




The American Institute of Physics Bulletin of Physics News Number 473 March 3, 2000 by Phillip F. Schewe and Ben Stein
ULTRAVIOLET LASER AT DESY. A free electron laser (FEL) built at the DESY lab in Hamburg by the international TESLA collaboration has achieved a beam of radiation with a wavelength of only 93 nm. FELs normally operate in the following way: a beam of energetic electrons passes through a series of S curves (an undulator) where they are made to radiate light which is stored inside a mirrored cavity. The photons, reflecting back and forth in the cavity, help to stimulate the electrons to radiate even more, thus amplifying the higher-energy light beam. The resultant light is tunable and coherent. At wavelengths below about 150 nm, however, mirrors are not effective and light accumulation cannot occur. Scientists of the TESLA collaboration have now succeeded at DESY in carrying out a scheme suggested 20 years ago: give up the accumulation of light in an optical cavity and let the radiation amplify itself in a single pass as the electrons travel through a very long undulator section, thereby increasingly interacting with the radiation. The product is essentially coherent synchrotron radiation. The TESLA collaboration consists of 38 institutes from 9 countries. Major hardware contributions came from DESY, Italy, France and the USA (US institutes: ANL, Cornell, Fermilab, UCLA). The work with the UV laser is part of an effort to produce an x-ray laser with 6-nm light (by the year 2003). And beam-optics lessons learned might in turn contribute to a more ambitious plan to develop a next-generation linear 500-GeV electron linear collider with integrated x ray lasers called TESLA. Joerg Rossbach, rossbach@desy.de
www.desy.de/pr-info/News
www.aip.org/physnews/graphics figure at AIP


Zur Erinnerung: Zuordnung von eV und Wellenlänge (Bild MM-Physik)

 

MBI an der Kooperation beteiligt
Pressemitteilung Forschungsverbund Berlin e.V., 23.Feb..2000

Bei DESY in Hamburg gelang es einem internationalen Wissenschaftlerteam in der Nacht zum 23. Februar 2000, mit einem Freie-Elektronen-Laser (FEL) erstmals Strahlung zu erzeugen. Das Berliner Max-Born-Institut (MBI) ist an dieser Kooperation beteiligt. Bei DESY in Hamburg hat ein sogenannter Freier-Elektronen- Laser (FEL) sein erstes Licht in einem bis dahin nicht für möglich gehaltenen Wellenlängenbereich (ultraviolett 110 Nanometer) abgegeben. Über Einzelheiten informiert DESY in seiner heutigen Pressemitteilung. Auch Forscher des Max-Born-Instituts (MBI) im Forschungsverbund Berlin sind an der Kooperation beteiligt. Das MBI teilt hierzu mit: Zu den 38 Mitglieds-Instituten der internationalen TESLA-Kollaboration gehört auch das Max-Born-Institut Berlin (MBI). Seine Aufgabe ist die Entwicklung sogenannter "Photokathodenlaser", das sind spezielle optische Laser, die ganz am Anfang der supraleitenden DESY-Beschleuniger stehen. Sie sind für deren Funktion von zentraler Bedeutung: Durch Belichtung der Photokathode mit ultrakurzen Laserimpulsen (einige Pikosekunden, d.h. Millionstel von Millionstel Sekunden Länge, bei sehr hoher Leistung und extremer Stabilität) werden diejenigen Elektronen erst freigesetzt, die in den DESY-Beschleunigern auf höchste Energien gebracht werden. Danach erzeugen sie entweder das neuartige Röntgenlicht im SASE-FEL oder werden künftig im großen TESLA-Beschleuniger für Experimente der Hochenergiephysik zur Verfügung stehen. Während in diesen Tagen das erste Röntgenlicht aus dem SASE-FEL gefeiert wird, geht die Entwicklung in Hamburg und Berlin bereits weiter. In einem von der EU geförderten großen Kooperationsprojekt zwischen DESY, Max-Born-Institut und mehreren ausländischen Kooperationspartnern wird die künftige wissenschaftliche Nutzung dieses neuartigen Röntgenlichts vorbereitet. Ziel ist seine Kombination mit Lichtimpulsen aus einem speziellen optischen Laser, wiederum entwickelt vom Max-Born-Institut. Dadurch soll Nutzern aus allen naturwissenschaftlichen Disziplinen, einschließlich der Medizin, ab dem Jahr 2004 eine europaweit einmalige Forschungsstation für die gleichzeitige Anwendung kohärenter VUV- und sichtbarer Strahlung zur Verfügung gestellt werden. Darüberhinaus arbeiten DESY, BESSY, Max-Born-Institut und die TU Darmstadt bereits intensiv an Beschleunigern der nächsten Generation: Bei DESY-Zeuthen entsteht zur Zeit ein eigenes Gebäude, in dem diese Institute in einem großen, vom BMBF geförderten Verbundprojekt die nächste Generation von Photokathoden höchster Emittanz entwickeln. Diese soll nicht nur für TESLA und den SASE-FEL in Hamburg, sondern auch für künftige Projekte bei BESSY in Berlin zur Verfügung stehen.
 

Ansprechpartner: Prof. Dr. Wolfgang Sandner, Tel.: 030/6392 1301; email: sandner@mbi-berlin.de
Weitere Informationen finden Sie unter: http://mbi-berlin.de


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