Spitzenforschung in Berlin: Lichtquelle BESSY II wird mit neuen Funktionen ausgestattet

Mit dem Ausbau der Lichtquelle BESSY II zum Variablen Pulslängen-Speicherring wird Berlin noch attraktiver als Wissenschaftsstandort für Forschende aus aller Welt

Der Senat der Helmholtz-Gemeinschaft hat in seiner Sitzung am 1. Juni beschlossen, den Ausbau von BESSY II zu einem Variablen Pulslängenspeicherring (BESSY VSR) zu fördern. Die Helmholtz-Gemeinschaft wird das Upgrade-Projekt mit 11,9 Mio. Euro unterstützen, 10,1 Mio. Euro bringt der Betreiber, das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), aus Eigenmitteln ein. Nach dem Upgrade wird BESSY VSR die erste Synchrotronlichtquelle weltweit sein, die brillante Röntgenpulse von unterschiedlicher Dauer liefert: also kurze und lange Lichtpulse gleichzeitig in einem Ring produziert. Das eröffnet Forscherinnen und Forschern neue Möglichkeiten, unter anderem für die Forschung an Energiematerialien, die zu einer nachhaltigen Energieversorgung und -speicherung beitragen.

BESSY II ist eine Lichtquelle im VUV- und weichen Röntgenbereich, die vom Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) betrieben wird. Als Synchrotronlichtquelle der dritten Generation gewährleistet BESSY II seit 1998 hervorragende Forschungsbedingungen sowohl für die Forschenden am HZB, die das Licht vor allem für die Forschung an Energiematerialien nutzen als auch die rund 2000 Forschungsgäste, die jedes Jahr aus aller Welt nach Berlin reisen, um an BESSY II ihre Proben zu untersuchen.

Zurzeit liefert BESSY II im Regelbetrieb brillante Röntgenpulse mit einer Dauer von 17 Pikosekunden (1 Pikosekunde = 10-12s). Bereits jetzt ist es möglich, den Betriebsmodus für einige Tage im Jahr umzuschalten, so dass Proben auch mit kürzeren Pulsen von etwa drei Pikosekunden untersucht werden können. Kurze Pulse werden benötigt, um zum Beispiel schnelle atomare Prozesse zeitaufgelöst darzustellen. Ihre Bereitstellung reduziert bislang aber den Photonenfluss auf einen Bruchteil der Intensität.

BESSY-VSR bietet kurze und längere Lichtpulse
Das Upgrade bringt folgende Neuerungen: BESSY-VSR wird sowohl kurze Lichtpulse mit einer Länge von zwei Pikosekunden als auch längere Pulse mit 15 Pikosekunden bieten. Dabei bleibt der hohe Photonenfluss auch bei den kürzeren Pulsen erhalten. Nutzerinnen und Nutzer können die für ihr Experiment benötigte Pulslänge auswählen und für die Experimente, die unterschiedliche Pulslängen benötigen, unterschiedliche Pulslängen kombinieren.

Am HZB wird dies die Forschung an Energiematerialien weiter voranbringen. Unter anderem können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler während einer chemischen Reaktion verfolgen, wie sich die Elektronenstruktur der Reaktionspartner verändert.

„Ich freue mich sehr, dass wir den Senat der Helmholtz-Gemeinschaft von der Qualität des Projekts überzeugen konnten“, sagt der kommissarische wissenschaftliche Geschäftsführer des HZB, Prof. Bernd Rech. „Mit dem Upgrade stellen wir sicher, dass wir auch in Zukunft in Berlin eine weltweit nachgefragte Synchrotronlichtquelle betreiben werden.“

Um BESSY-VSR zu realisieren, werden unter anderem supraleitende Hochstrom-Kavitäten benötigt. Für die Weiterentwicklung dieser Kavitäten und den Aufbau des Anwendungslabors „SupraLab@HZB“ stellt das Land Berlin 7,4 Millionen Euro aus dem Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) bereit. Mit den Geldern entwickeln die Forschenden zusammen mit Industriepartnern die Technologie weiter, bis sie bei BESSY VSR und in anderen Synchrotronlichtquellen einsatzfähig ist.

Breite Befürwortung in der Fachgemeinschaft
Dem Projektantrag und der Befürwortung seitens der Helmholtz-Gemeinschaft ging ein breiter intensiver Dialog in der Fachgemeinschaft voraus. Das HZB hat damit sichergestellt, dass die Bedürfnisse der Nutzerinnen und Nutzer bei der Weiterentwicklung von BESSY II eine zentrale Rolle einnehmen. Das Komitee „Forschung mit Synchrotronstrahlung“, das die deutschen Synchrotron-Nutzerinnen und Nutzer vertritt, befürwortete den Ausbau von BESSY-VSR und hob dessen Relevanz hervor: Durch BESSY-VSR würden einzigartige, neue Möglichkeiten für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Deutschland, Europa und aus der Welt zur Verfügung stehen.

BESSY-VSR ist wesentlicher Bestandteil der HZB-Strategie2020+, für die das HZB die ausdrückliche Zustimmung des Aufsichtsrats und der Helmholtz-Gemeinschaft erhalten hat. In den Ausbau von BESSY II werden insgesamt 29,4 Millionen Euro investiert.