In den vergangenen Jahren haben Beschleunigerkonzepte mit der Entwicklung der „Multibend Achromat“-Technologie (MBA) eine neue Dimension erreicht. Viele kleine Magnete lenken den Teilchenstrahl im Speicherring und ermöglichen so eine extrem hohe Qualität der beschleunigten Elektronenpakete. Das funktioniert umso besser, je größer der Speicherring ist.

Dort kann das Licht im Beschleuniger perfekt auf kleinstem Fleck fokussiert werden. Die Elektronen senden dann nahezu parallele Strahlen von Röntgenlicht aus. Im Idealfall geben die Elektronenpakete einen Lichtstrahl ab, der so gut gebündelt ist wie der Lichtstrahl, den ein einzelnes Elektron abgeben würde – sodass im Prinzip alles Licht auf einen Punkt trifft und der kleinste mögliche Röntgenlichtfokus entsteht.

Exzellente Strahlqualität und Ausstattung

Schon PETRA III zieht jährlich Tausende von Forschenden aus aller Welt sowie Industrieunternehmen an. Die neuen Messmöglichkeiten an PETRA IV werden den Kreis der potenziellen Nutzergemeinde nochmals erweitern. Bereits ab der ersten Planungsphase sind Forschung, Industrieprojekte und die Entwicklung von Schlüsseltechnologien zentrale strategische Bestandteile des Großprojekts PETRA IV. Die gesamte Anlage wird so ausgelegt sein, dass Nutzerinnen und Nutzer an den Messplätzen ideale Bedingungen vorfinden, um den sehr hohen möglichen Messdurchsatz und die vorhandene Forschungsinfrastruktur optimal für ihre Projekte auszuschöpfen.

Herausragende Experimentiermöglichkeiten werden zudem durch bewährte Kooperationen mit Partnerinstitutionen sichergestellt – wie etwa dem Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie (EMBL) und dem Helmholtz-Zentrum Hereon, die bereits an PETRA III Experimentierstationen betreiben. Ebenso ist geplant, spezialisierte Forschungs- und Servicezentren in direkter Nachbarschaft zu etablieren, die Kooperationen mit internationalen Partnern wie den USA, Indien, Russland und Schweden zu stärken und die Zusammenarbeit mit lokalen und regionalen Universitäten fortzuführen und auszubauen.

Neue Beschleunigertechnologien

Mit der Umwandlung der Röntgenlichtquelle PETRA III in das 3D-Röntgenmikroskop PETRA IV wird DESY seiner Rolle als eines der weltweit führenden Zentren für die Erforschung der Materie mit Röntgenstrahlung auch zukünftig gerecht. Dabei ergänzen sich die Großforschungsanlage PETRA IV und der Freie-Elektronen-Laser FLASH mit dem European XFEL in ihren Analysemöglichkeiten optimal. Im Zusammenspiel mit interdisziplinären Partnereinrichtungen machen sie Hamburg zu einem einzigartigen Ort der Spitzenforschung und Innovation. Langfristig bereitet PETRA IV zudem den Weg zu neuen Beschleunigertechnologien. Insbesondere ist geplant, die Zukunftstechnologie der Laser-Plasmabeschleunigung an einem Vorbeschleuniger der Anlage im realen Betrieb zu testen.