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Sachsen eröffnet weltweit einzigartiges Extremlabor

Mit heftiger Glut und enormem Druck wie im Planeteninnern suchen Dresdner Forscher nach unbekannten Materieformen.

Toma Toncian leitet den Aufbau eines einzigartigen Labors.
Toma Toncian leitet den Aufbau eines einzigartigen Labors. © European XFEL / Jan Hosan

Dresden. Das wird der extremste Ort auf Erden. Was Forscher aus Dresden am Dienstag offiziell in Betrieb nehmen, gibt es so nur einmal. Es ist das Extremlabor Hibef vom Helmholtz-Zentrum Dresden Rossendorf (HZDR). Es wird bekannte Materie bis zum Äußersten quälen und auch nach Dunkler Materie und Dunkler Energie suchen. Dunkel, weil unbekannt, und dies sind rund 95 Prozent des Universums. Es wurde ein Labor geschaffen, in dem künftige Nobelpreise entstehen könnten.

Was passiert im Innern von Sternen und welche physikalischen Geheimnisse hat das Vakuum im Extremzustand? Das ist nicht einfach leer, da drin ist eine Menge los. Dinge, die energetisch zwar vorausgesagt sind, aber noch niemand gesehen hat. Es gehe um die ganz grundsätzlichen Fragen unseres Universums und darum wie es entstand, sagt HZDR-Direktor Sebastian Schmidt. „Wir werden nationale und internationale Nutzer dort haben“, sagt Schmidt. „Und nur die wissenschaftlich besten Projekte kommen durch. Das wird eine harte Auswahl.“ Eine Kommission bewertet die Qualität der Anträge und vergibt die rare Forschungszeit. Auch die Dresdner müssen sich dort um Experimentierzeit bewerben. Bisher, also noch vor dem offiziellen Start, sind bereits an die 100 Forschungsanträge aus gut zehn Ländern eingegangen.

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Bis 2030 kostet dieses gigantische Labor 120 Millionen Euro und ist damit das bislang teuerstes Forschungs-Großgerät Sachsens. Finanziert wird es aber von der Helmholtz-Gemeinschaft und den internationalen Partnern vor allem aus Großbritannien. 60 Millionen Euro entfallen allein schon auch die Betriebskosten.

Als wäre man mitten im Erdkern

Sein Extremlabor hat Rossendorf in der Nähe von Hamburg am europäischen XFEL-Röntgenlaser errichtet. Dessen Laserpulse, 27.000 je Sekunde, wollen die Forscher wie ein Super-Mikroskop nutzen. Damit lassen sich einzelne Atome und Moleküle bei ihrer Arbeit zuschauen. Was passiert auf molekularer Ebene zum Beispiel in Viren? Weiß man dies, ließen sich Medikamente entwickeln. Den Dresdner geht es indes mehr um die Physik der besonderen Art. Ein Supermagnet, ein Diamantstempeln und zwei Laser werden Materialproben bearbeiten bei Bedingungen, wie sie im Erdkern herrschen.

Mit dem XFEL lässt sich dann bis aufs Atom genau beobachten, was dabei passiert, sagt Thomas Cowan, Institutsdirektor der Strahlenphysik am HZDR. Nicht nur, dass dabei neue Materialien bisher nicht gekannter Eigenschaften entstehen, die Forscher sehen auch, wie das passiert.

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Cowan erinnert sich genau, wie alles begann: Am 2. Januar 2010 war es, beim Mittagessen. Da kam ihm und drei Kollegen die Idee fürs Extremlabor. Jetzt soll es sieben Tage die Woche, 24 Stunden laufen, hofft Cowan. Er darf als Chef dieses Labors bei den ersten Versuchen mit dabei sein.

Cowan hofft für die kommenden Jahre auf noch mehr Druck im Labor. Durch noch bessere Laser bis zu 20-fach kräftiger.

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