De internationale röntgenlaser European XFEL heeft een van zijn laatste belangrijke mijlpalen bereikt op weg naar wetenschappelijke gebruikerswerking. DESY heeft met succes de deeltjesversneller in gebruik genomen, die de röntgenlaser over zijn volledige lengte aandrijft.

Versnelde elektronen zijn door de volledige lengte van 2,1 kilometer van de versnellertunnel gegaan. In de volgende stap, de energie van de elektronen wordt verder verhoogd, voordat ze naar een magnetische slalomsectie worden gestuurd waar het heldere röntgenlaserlicht wordt gegenereerd. Deze eerste laserbehandeling staat gepland voor mei. DESY is de grootste aandeelhouder van het Europese XFEL en is verantwoordelijk voor de bouw en exploitatie van de supergeleidende lineaire versneller.

"De deeltjesversneller van de Europese XFEL is de eerste supergeleidende lineaire versneller van deze omvang ter wereld die in gebruik wordt genomen. Met de ingebruikname van deze complexe machine, DESY en Europese XFEL-wetenschappers hebben de kroon geplaatst op hun 20-jarige betrokkenheid bij het ontwikkelen en bouwen van dit grote internationale project. De eerste experimenten zijn binnen handbereik, en ik ben heel enthousiast over de ontdekkingen die voor ons liggen", zegt voorzitter van de raad van bestuur van DESY Helmut Dosch. "Ik ben buitengewoon blij dat ik deze mijlpaal heb bereikt en feliciteer alle betrokkenen met het uitstekende werk en hun grote vasthoudendheid."

Voorzitter van de Europese XFEL Management Board Robert Feidenhans'l zegt:"De succesvolle ingebruikname van de versneller is een zeer belangrijke stap die ons veel dichter bij de start van de gebruikersoperatie in de herfst brengt. Onder leiding van DESY, het Accelerator-consortium, bestaande uit 17 onderzoeksinstituten, heeft de afgelopen jaren uitstekend werk geleverd. Ik dank alle betrokken collega's voor hun werk, die veel knowhow en precisie met zich meebracht, maar ook veel persoonlijke betrokkenheid. De accelerator is een uitstekend voorbeeld van succesvolle wereldwijde samenwerking, met onderzoeksfaciliteiten, instituten, en universiteiten naast bedrijven die bepaalde componenten produceerden."

De Europese XFEL is een röntgenlaser van superlatieven:de onderzoeksfaciliteit zal tot 27 000 röntgenlaserflitsen per seconde produceren, elk zo kort en intens dat onderzoekers structuren en processen op atomair niveau in beeld kunnen brengen.

De supergeleidende deeltjesversneller van de faciliteit, die nu over de volledige lengte operationeel is, is het belangrijkste onderdeel van de 3,4 km lange röntgenlaser. De supergeleidende TESLA-technologie van de versneller, die is ontwikkeld in een internationale samenwerking onder leiding van DESY, is de basis voor het unieke hoge aantal röntgenlaserflitsen. Supergeleiding houdt in dat de onderdelen van de versneller geen elektrische weerstand hebben. Voor deze, ze moeten tot extreem lage temperaturen worden gekoeld.

Van december tot januari, de versneller werd afgekoeld tot zijn bedrijfstemperatuur van -271°C. De zogenaamde elektroneninjector en het eerste deel van de hoofdversneller gingen toen in werking, bestaande uit in totaal 18 van de 98 totale acceleratormodules. Binnen deze sectie, de elektronenbundels werden zowel drie keer versneld als gecomprimeerd, tot 10 micrometer (een duizendste van een millimeter). Eindelijk, het team heeft het derde deel van het gaspedaal in gebruik genomen. Momenteel, de elektronen bereiken een energie van 12 gigaelektronvolt (GeV), en bij regelmatig gebruik, een energie van maximaal 17,5 GeV is gepland.

"De energie en andere eigenschappen van de elektronenbundels zijn al binnen het bereik waar ze zullen zijn tijdens de eerste gebruikshandeling", zegt DESY-natuurkundige Winfried Decking, die de inbedrijfstelling van de Europese XFEL-versneller leidt.

De coördinatie van de unieke componenten van de versneller en de aansturing van de elektronenbundel zal nu intensief worden getest voordat de versnelde elektronen in het volgende gedeelte worden toegelaten:de tot 210 m lange speciale magnetische structuren genaamd undulatoren. Daar, de ultraheldere röntgenlaserflitsen worden gegenereerd. Wetenschappelijke experimenten zouden dit najaar moeten beginnen.

De supergeleidende deeltjesversneller van het Europese XFEL is de afgelopen zeven jaar gebouwd door een internationaal consortium, onder leiding van DESY, samengesteld uit de volgende onderzoeksinstituten:CEA en CNRS in Frankrijk; INFN in Italië; IFJ-PAN, NCBJ, en de Wroc?aw University of Technology in Polen; het Budker Instituut, Instituut voor Hoge Energiefysica, Instituut voor Nucleair Onderzoek, en NIIEFA in Rusland; CIEMAT en Universidad Politécnica de Madrid in Spanje; het Manne Siegbahn-laboratorium, Universiteit van Stockholm, en de Universiteit van Uppsala in Zweden; en het Paul Scherrer Instituut in Zwitserland.