Næsten otte milliarder kroner. Det er prisen på en nye røntgenlaser, som skal konstrueres i Hamborg i de kommende år. Men så er der også tale om et instrument, der kan udsende røntgenstråler 30.000 gange i sekundet og med en styrke der er en billion gange større end almindelige røntgenkilder. Strålerne er så koncentrerede, at de minder om laser – deraf også navnet røntgenlaser.
Danmark er netop officielt gået med i det europæiske projekt, der bærer det fulde navn Den Europæiske Fri-Elektron Røntgenlaserfacilitet eller forkortet XFEL. Danmark bidrager med knap 90 mio. kr. i årene 2009-2016. Tyskland står i spidsen og lægger jord til det underjordiske projekt, der placeres omkring 150 kilometer fra den danske grænse.
Hele anlægget strækker sig over 3,4 kilometer under jorden og omfatter tre faciliteter på overfladen, hvor der er adgang til røntgenlaseren.
XFEL beskrives som et superværktøj, som bl.a. kan ’filme’ molekyler. Den kan bruges på en række forskellige fagområder. I eksempelvis lægemidler og kemikalier har atomers indbyrdes placering afgørende betydning for, hvordan de virker.
Med den nye røntgenlaser vil det være muligt at nærstudere atomernes placeringer, mens de forandres. Dermed banes vejen for på sigt at skræddersy f.eks. medicin og materialer med nye egenskaber.
Forskerne vil også bruge XFEL til at tage tredimensionelle billeder af nanoverden, filme kemiske reaktioner og studere processor som foregår dybt inde i planetterne.
Selve maskinen består af en såkaldt linæer accellerator på 1,7 kilometer, som bringer elektroner op på meget høje styrker næsten ved lysets hastighed. De sendes så gennem magneter og frigiver røntgenstråler, der sendes tilbage og forstærkes, indtil de har samme egenskaber som laserlys.
Strålerne kan så gøres stærkere, svagere, bredere eller tyndere alt efter eksperimentet med en samling af linser, spejle og krystaller. Til sidst rammer de forsøgsobjektet, og resultatet måles af detektorer. Forskerne følger med fra kontrolrummet.
Et af de planlagte eksperimenter fokuserer på, hvordan materie opfører sig under ekstreme forhold – f.eks. et tryk på en milliard atmosfærer og temperaturer på 10.000 C. Røntgenlaseren kan skabe plasma med samme temperatur som Solens kerne – og det skal blandt andet bruges i udviklingen af fusionsenergi.
En anden måde at se på XFEL er, at der er tale om et ultrahurtigt kamera. Hver enkelt stråle eksisterer kun i 1 trilliondedel af et sekund – og dermed kan man altså lave billeder og film af ekstremt hurtige processer, som ikke kan følges med almindelige instrumenter.
Den underjordiske tunnel skal placeres under et tætbeboet område i Hamborg, men forskerne understreger at anlægget er helt sikkert – kun i selve tunnelrøret er der radioaktiv stråling, og derfor må der ikke opholde sig mennesker når maskinen kører.
Danmark bygger også sin egen accellerator, ASTRID2, som dog er noget mere beskeden end det tyske anlæg – her er der tale om en ring med en diatemeter på 46 m. Sidste år blev der bevilliget 37 mio. kr. til synkrotronstrålingskilden på Århus Universitet.
Synkrotronstråling er lys der er udsendt af elektroner der cirkler rundt i magnetfelter medens de bevæger sig med næsten lysets hastighed. Disse ekstreme tilstande af elektroner kan skabes i en accelerator, og efterfølgende udsendes meget intenst kortbølget lys med variabel bølgelængde fra det synlige område til røntgenområdet.
ASTRID2 er dog en dværg ved siden af Large Hadron Collider i Schweiz, som netop er taget i drift efter et års tvangspause. Den ligger i en 27 kilometer lang underjordisk tunnel og betegnes også som verdens største videnskabelige instrument.
