Forscherinnen und Forscher aus aller Welt erhalten in Hamburg ein neues Forschungsgerät der Superlative: Auf dem Campus des Deutschen Elektronen-Synchrotrons DESY - einem Forschungszentrum der Helmholtz-Gemeinschaft - ist Mitte November die modernste Ringbeschleuniger-basierte Synchrotronstrahlungsquelle der Welt feierlich eingeweiht worden. Wissenschaftler erhoffen sich mit PETRA III grundlegend neue Einsichten in die Struktur der Materie. "Die Anlage bietet der Wissenschaft hier am Standort Hamburg einzigartige Perspektiven", sagte Bundesforschungsministerin Annette Schavan zur Eröffnung. Die Ministerin würdigte die Leistung des Projektteams um Prof. Edgar Weckert, DESY-Direktor für die Forschung mit Photonen: "PETRA III wird nach knapp zweieinhalb Jahren Umbauzeit innerhalb des Kosten- und Zeitplans eingeweiht. Das ist vorbildlich. Ich bin sehr gespannt darauf, was Sie mit dem Röntgenlicht von PETRA III herausfinden werden."

PETRA III eröffnet völlig neue Perspektiven, insbesondere im Bereich der Strukturbiologie, also zum Beispiel bei der Erforschung des Aufbaus von Eiweißmolekülen. Wie wichtig dieses Thema ist, zeigt der diesjährige Chemie-Nobelpreis, der zu einem Drittel Prof. Ada Yonath zuerkannt wurde, die von 1986 bis 2004 am PETRA III-Vorgänger DORIS III auf dem DESY-Campus die Struktur von Ribosomen entschlüsselt hat. "Ich begrüße die Pläne, in unmittelbarer Nachbarschaft zu PETRA III ein Zentrum für strukturelle Systembiologie (CSSB) aufzubauen", sagte Ministerin Schavan. "Denn die Zusammenarbeit von Physikern, Biologen und Infektionsforschern bietet große Chancen für wichtige medizinische Anwendungen."

"Mit PETRA III nehmen wir bei DESY die weltbeste Synchrotronstrahlungsquelle ihrer Art in Betrieb", so Prof. Helmut Dosch, Vorsitzender des DESY-Direktoriums. "Die hochenergetischen haarfeinen Röntgenstrahlen von PETRA III werden es Wissenschaftlern aus den unterschiedlichsten Disziplinen ermöglichen, gestochen scharfe Bilder von Nano- und Biomaterialien zu erhalten, eine unabdingbare Voraussetzung für die Medikamente und Hochleistungsmaterialien von morgen."

"Interdisziplinäre Vorhaben durch Kooperation von Hochschulen mit außeruniversitären Forschungseinrichtungen sind ein Markenzeichen des Wissenschaftsstandortes Hamburg", betonte Hamburgs Senatorin für Wissenschaft und Forschung, Dr. Herlind Gundelach. "Neue Großgeräte führen dabei zu Schwerpunktbildungen, wie zum Beispiel im Bereich der Strukturbiologie, für den gerade die wissenschaftlichen Konzepte erarbeitet werden, oder auch für den Bereich der Materialforschung. In diesem Zusammenhang freut es mich besonders, dass vier erfolgreiche Cluster unserer Landesexzellenzinitiative mit Beteiligung von DESY und unter Nutzung von PETRA III realisiert werden", so die Senatorin weiter.

Die Modernisierung von PETRA und der Aufbau der neuen Experimentierhalle für PETRA III haben der Bund und die Freie und Hansestadt Hamburg gemeinsam mit 233 Millionen Euro gefördert, davon knapp 150 Millionen Sondermittel. Wie bei Einrichtungen der Helmholtz-Gemeinschaft üblich, hat Hamburg 10 Prozent der Summe beigetragen, der Bund 90 Prozent. Im Rahmen der Verbundforschung hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) in der laufenden Förderperiode zudem 12,2 Millionen Euro für Experimente zur Verfügung gestellt, die Wissenschaftlern an deutschen Universitäten die Möglichkeit geben, PETRA III für Ihre Forschungsvorhaben optimal zu nutzen.

Der bestehende PETRA-Ringbeschleuniger wurde dafür auf den neuesten Stand der Technik gebracht. Zudem wurde eine 280 Meter lange Experimentierhalle gebaut, in der an 14 Strahlführungen und 30 Messplätzen gleichzeitig gearbeitet wird. Das entscheidend Neue sind aber die "Undulator-Magnete", die die im Ring beschleunigten Teilchen auf Schlingerkurs bringen und zum Erzeugen von besonders intensiver Röntgenstrahlung anregen. PETRA III hat bereits vor der vollständigen Inbetriebnahme einen Rekord aufgestellt: Die Anlage hat den feinsten Röntgenstrahl der Welt erzeugt.

Seit dem 30. November 2009 steht auch die europäische Forschungseinrichtung, die die eine Milliarde teure European-XFEL-Anlage errichten und betreiben wird, auf eigenen Beinen. Aus zehn europäischen Partnerländern (Projektpartner: Dänemark, Deutschland, Frankreich, Griechenland, Großbritannien, Italien, Polen, Russland, Schweden, Schweiz, Slowakei, Spanien, Ungarn und die Volksrepublik China) reisten Forschungsminister, Staatssekretäre oder hochrangige Repräsentanten ins Hamburger Rathaus zur feierlichen Unterzeichnung des "Übereinkommens über den Bau und Betrieb einer europäischen Freie-Elektronen-Röntgenlaseranlage" - so der offizielle Titel der deutschen Version des völkerrechtlichen Abkommens. Sie unterschrieben zwei Dokumente in jeweils sechs Sprachfassungen.

Die Dokumente legen die Eckpfeiler des European-XFEL-Projekts sowie die finanziellen Beiträge jedes Landes fest und übertragen der gemeinnützigen European XFEL GmbH den Bau und Betrieb der Freie-Elektronen-Röntgenlaser-Anlage. Frankreich und Spanien können aus internen Gründen erst später unterschreiben. China und Großbritannien planen den Beitritt.

Die Tiefbauarbeiten für die 3,4 Kilometer lange Röntgenlaseranlage European XFEL haben im Januar 2009 in Hamburg und Schenefeld (Kreis Pinneberg, Schleswig-Holstein) begonnen. Auf Hochtouren gearbeitet wird für den European XFEL allerdings schon seit einigen Jahren - dies sowohl beim Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY in Hamburg als auch bei den internationalen Partnern. Unter der Federführung von DESY wurde der supraleitende Elektronen-Linearbeschleuniger für den Röntgenlaser gemeinsam entwickelt und wird jetzt gemeinsam gebaut. Die Kooperation mit dem Forschungszentrum DESY wird weiterhin eng sein. Deswegen ist ihr in den heute unterzeichneten Abkommen ein eigener Passus gewidmet.

In fünf Jahren ist es soweit: Der European XFEL erzeugt laserlichtartige Röntgenblitze mit Wellenlängen im Bereich von einem Zehntel eines Nanometers, und zwar bis zu 30 000 Mal in der Sekunde. Sie sind kürzer als unvorstellbare 100 Billiardstel Sekunden (100 Femtosekunden). Atomare Einzelheiten von unterschiedlichsten Materialien können entschlüsselt, chemische Reaktionen gefilmt, dreidimensionale Bilder aus der Nanowelt erzeugt und Vorgänge unter extremen Bedingungen wie im Inneren von Planeten untersucht werden. "Dieses internationale Großgerät scheint einem Science-Fiction-Roman zu entstammen. Man kann es sich als Hochgeschwindigkeitskamera vorstellen, die es der Forschung ermöglichen wird, aus dem Nanokosmos 'live' zu empfangen", schwärmt Professor Helmut Dosch, Vorsitzender des DESY-Direktoriums und des European-XFEL-Rats. Erkenntnisse in fast allen technisch-wissenschaftlichen Gebieten, die im Alltag eine Rolle spielen, sind zu erwarten - in Medizin, Pharmazie, Energietechnik, Chemie, Materialwissenschaft, Nanotechnologie oder Elektronik. "Die Ergebnisse werden die Entwicklung neuer Werkstoffe oder wirkungsvollerer Medikamente zur Folge haben."

"Weltweit führen diese neuartigen Röntgenquellen zu einem Durchbruch in der Forschungslandschaft. Es ist für die internationale Wissenschaft von großer Bedeutung, nicht nur in Japan und den Vereinigten Staaten, sondern auch in Europa an so einer Anlage forschen zu können, zumal diese dann weltweit einzigartige Eigenschaften haben wird", freut sich der Geschäftsführer der European XFEL GmbH, Professor Massimo Altarelli, anlässlich des politischen Ereignisses im Hamburger Rathaus. "Die internationale Zusammenarbeit macht den European XFEL nicht nur finanzierbar sondern bündelt auch Spezialwissen, Erfahrung und Talente für seine Entwicklung, seinen Bau und Betrieb", so Altarelli weiter. "Sie ist die Voraussetzung für ein erfolgreiches Projekt und ist nun auch auf politischer und finanzieller Ebene besiegelt. Darüber freuen wir uns!"

Der European XFEL (X steht für Röntgen, FEL für Freie-Elektronen-Laser) verläuft zu einem großen Teil in bis zu 38 Metern tiefen Tunneln und benötigt für den Zugang drei Betriebsgelände. Er beginnt bei DESY in Hamburg-Bahrenfeld, wo der größte Teil der Versorgungstechnik steht und betrieben wird. Unter dem Gelände Osdorfer Born verzweigt sich der Tunnel zum ersten Mal, unter dem dritten Gelände dann weitere Male, so dass im Ganzen fünf einzelne Lichtquellen errichtet werden können. Dieses mit 150 000 Quadratmetern größte der drei Areale wird der künftige Campus des neuen Forschungszentrums sein und liegt in der an Hamburg grenzenden schleswig-holsteinischen Stadt Schenefeld. Hier können internationale Wissenschaftlerteams ab 2015 an komplexen Instrumenten die intensiven Röntgenblitze für ihre Untersuchungen nutzen und Experimente durchführen.

Die Kosten für den Bau und die Inbetriebnahme der neuen Röntgenlaseranlage belaufen sich - bezogen auf das Preisniveau von 2005 - auf 1082 Millionen Euro. Als Sitzland trägt Deutschland (der Bund und die Länder Hamburg und Schleswig-Holstein) davon 54 Prozent, Russland 23 Prozent und die anderen internationalen Partner übernehmen jeweils zwischen einem und dreieinhalb Prozent. Diese Anteile werden zu einem großen Teil als nicht-geldliche Beiträge (Personal oder technische Komponenten) beigesteuert. Die Regierungen der Partnerstaaten entsenden Teilhaber in die European XFEL GmbH. In der Regel sind dies Forschungsinstitute oder -organisationen des eigenen Landes. Mit Einwilligung aller Partner wurde die GmbH schon vor wenigen Wochen in Hamburg gegründet, und zwar mit DESY als einzigem Gesellschafter. Dadurch wurde es möglich, dass weitere Teilhaber der neuen Forschungsorganisation gleich nach der Unterzeichnung des völkerrechtlichen Übereinkommens der Gesellschaft beitraten.