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Technologie ohne Grenzen

ELI Beamlines

Dr. Georg Korn koordiniert das ELI Beamlines Projekt in Tschechien hinsichtlich der wissenschaftlichen und technischen Realisierung in Dolní Brežany bei Prag.

 

W3+: Herr Dr. Korn, was genau ist das ELI?

Georg Korn: ELI ist als Gesamtprojekt in drei verschiedenen neuen Ländern der Europäischen Gemeinschaft beheimatet – in der Tschechischen Republik, Ungarn und Rumänien. ELI wird in der Zukunft als sogenanntes ERIC (European Research Infrastructure Consortium) betrieben. Die im gerade im Aufbau befindlichen drei ELI Pillars werden als internationale „High-power laser user Facilities“ entwickelt und sind Teil des europäischen Strategieforums ESFRI (European Strategy Forum on Research Infrastructures). Der wissenschaftliche Fokus der einzelnen Pillars ist den jeweiligen historischen wissenschaftlichen Gegebenheiten angepasst. Tschechien (Dolní Břežany bei Prag) konzentriert sich mit ELI Beamlines auf high power PW Laser mit hoher Folgefrequenz und hoher Energie, um Beamlines mit synchronisierter, sehr kurzer Röntgen- und Partikelstrahlung für Anwendungen von Nutzern bereitzustellen.

Tschechien hat eine gute Tradition im Bereich der Hochenergielaser durch den Aufbau und den jahrelangen Betrieb des PALS, kJ Lasers. In Ungarn (Szeged) konzentriert man sich auf Attosekunden Wissenschaft, wobei ELI ALPS sich mit hochreptierenden Femtosekunden Lasern einbringt, die durch clevere Transformation der Strahlung in Attopulse gewandelt werden, während in Rumänien (Magurele bei Bukarest) der Fokus auf der Anwendung von Hochintensitäts-Strahlung in der Kernphysik liegt. Hierzu wird neben den Lasern auch eine brillante, Beschleuniger basierte Comptonquelle errichtet, die es erlaubt, Kernübergänge anzuregen. Die Anlage befindet sich direkt neben dem Gelände eines Kernforschungszentrums.

Hinsichtlich der Laserquellen wird das Projekt neben einer kompletten Prager Eigenentwicklung eines kHz, 20 fs, 100-200 mJ Lasers in enger Zusammenarbeit mit dem US-amerikanischen Lawrence Livermore National Laboratory in Livermore, Kalifornien und National Energetics in Austin, Texas zusammen mit Expla, Litauen durchgeführt. Die Anlage wird internationalen Spitzenforschern den Zugang zu einer Lasertechnologie ermöglichen, die über den aktuellen Stand der Technik weit hinausgeht. Eine Leistung von 1 Petawatt (PW, 1015 Watt!) bei 30 Joule, 30 Femtosekunden (fs) und eine Repetitionsrate von 10 Hz (High-Repetition-Rate Advanced Petawatt Laser System, HAPLS, LLNL) bzw. 10 PW bei 1,5 Kilojoule in 150 fs bei einer Schussrate von einem Laserpuls pro Minute werden die Erzeugung ultra-brillanter kurzer Röntgenpulse sowie die Beschleunigung von Protonen und Ionen mit Wiederholraten von bis zu 10 Hz erlauben. Mit einer Energie von 1,5 Kilojoule wird das 10-Petawatt-Lasersystem weltweit der stärkste Hochenergielaser seiner Klasse sein. Die neue ELI Beamlines-Anlage bietet hochattraktive und einzigartige Möglichkeiten für die wissenschaftliche und industrielle Forschung auf der ganzen Welt.

W3+: Worin besteht die Chance für die europäische Wirtschaft und Wissenschaft, bei diesem Projekt mitzumachen?

Georg Korn: Die internationale Zusammenarbeit zwischen dem weltweit führenden US-amerikanischen Laserlabor, Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien, der europäischen Forschungsinfrastruktur sowie der europäischen Wirtschaft wird für die Internationalisierung der Entwicklung der Laser- und Präzisionslaseroptik starke Impulse setzen. Zudem wird sie Bildung, Wissenschaft und Innovation stärken und die Wettbewerbsfähigkeit aller Projektpartner in diesen wichtigen Forschungsbereichen sichern. Die Lasertechnologie ist erst 57 Jahre alt, doch heute nutzen wir alle die unglaublichen Möglichkeiten des Laserlichts. Faserlaserverstärker haben die Telekommunikation revolutioniert, Laser schweißen Autokarosserien, CD-Player und Scanner gehören zu unserem Alltag. Mit ELI und seinen 10-Petawatt-Lasern schafft Europa die Grundlagen für fokussierte Intensitäten, die immer näher an den Punkt kommen, an dem Materie aus dem Vakuum heraus erzeugt wird. Die von den ELI Beamline-Lasern getriebenen Röntgen- und Partikelquellen werden anhand der einzigartig hohen Repetitionsrate erstmals echte Anwendungen in der Biomedizin erlauben und vielleicht sogar Tumore heilen oder helfen den Weg von neuen Medikamenten im menschlichen Körper zu verfolgen und ihre Wirkung zu verstehen oder zu optimieren.

W3+: Was versprechen Sie sich von der Zusammenarbeit zwischen dem Wetzlar Network, der Akademie der Wissenschaften in Prag sowie dem Innovationscluster SIC?

Georg Korn: Das Wetzlar Network und das für das Projekt ELI-Beamlines zuständige Physikalische Institut in Prag sowie das Innovationscluster SIC sind als Partner optimal geeignet, globale Herausforderungen wie zum Beispiel Gesundheit und biomedizinische Anwendungen anzugehen und die Lasertechnologie sowie optische Technologien weit über den Stand der momentanen Technik hinaus weiter zu entwickeln. Gleiches gilt für die spannenden innovativen Anwendungen. Nur eine höchst-präzise PW-Laseranlage wie ELI mit 10 Hz Repetitionsrate kann die Entwicklung und Optimierung echter Anwendungen wirklich ermöglichen. Allein die Lasertechnologie von ELI erfordert die Zusammenarbeit der weltführenden Laserlabore sowie US-amerikanischer und europäischer Unternehmen. Das Wetzlar Network wird uns mit über 70 Unternehmen der Region zusammenbringen, die in den Branchen Optik, Optomechanik und optische Messtechnik weltweit führend sind. Die Qualität eines Lasers hängt entscheidend von dessen Präzisionskomponenten ab.

W3+: Bezogen auf die W3+ FAIR – wie kann ein Aussteller oder Besucher von der Kooperation oder ihrer Präsenz auf der Messe profitieren?

Georg Korn: Die Herausforderungen des Projekts ELI-Beamlines in Punkto Konstruktion und Optik sind immens. Die ausstellenden Unternehmen sowie die Messebesucher können von uns erfahren, was wir brauchen. Außerdem können wir zusammen Entwicklungen vorantreiben, die auch wirtschaftlich sehr attraktiv sind. Wir müssen noch hochreine Vakuumsysteme mit Pumpleistungen für 100 und mehr Kubikmeter sowie höchstpräzise Optiken mit höchster Laserzerstörschwelle Beschichtungen und Präzisionsmechanik im Wert von vielen Millionen Euro entwickeln und beschaffen. Selbstverständlich haben wir auch einen Bildungsauftrag: Studierende, die die W3+ FAIR besuchen, gehören potenziell zu unseren künftigen Anwendern, die in unserem Labor spannende neue physikalische Entdeckungen machen werden. Gesundheit, Energie, Astrophysik im Labor – das sind nur einige der heißen Themen, die die internationale Gemeinschaft der Hochleistungslaseranwender beschäftigen. Das Wetzlar Network hat schon den Auftrag sowie die Förderungszusage vom Bundesministerium für Bildung und Forschung erhalten, Projektvorschläge mit uns und mit dem SIC zusammen zu entwickeln. Unternehmen und Universitäten sind eingeladen, sich an unserer Arbeit zu beteiligen.

 

Weitere Informationen:

www.eli-beams.eu

 



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