Forscher aus aller Welt warteten schon seit langem darauf, und nun ist es endlich soweit: Die auf den Namen Diamond (Diamant) getaufte Synchrotronlichtquelle in der Nähe von Oxford in England wurde dieser Tage eröffnet, und erste Experimente haben schon begonnen. Das Synchrotron besteht aus einem reifenartigen Ring, in dem Elektronen mithilfe von magnetischen und elektrischen Feldern auf Geschwindigkeiten nur knapp unterhalb der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum beschleunigt werden. Dadurch geben die Elektronen elektromagnetische Wellen über einen weiten Frequenzbereich hinweg ab, mit deren Hilfe eine Vielzahl von Materialproben analysiert werden kann.
Die Intensität der abgegebenen Strahlung ist etwa um das Hunderttausendfache höher als bei Synchrotrons der früheren Generation. Dies hängt damit zusammen, dass die Elektronen mithilfe sogenannter Undulatoren, im Wesentlichen elektromagnetische Wechselfelder, zu Schwingungen um die Achse ihrer Flugbahn angeregt werden. Auf diese Weise geben die Elektronen bei ihrem Flug noch mehr elektromagnetische Strahlung ab als in herkömmlichen Synchrotrons, da sie ständig Beschleunigungen ausgesetzt sind.
Die Frequenz der abgegebenen Strahlung umspannt einen weiten Bereich, von Röntgenstrahlen bis hin zu langwelligen Mikrowellen. Die ersten an dem Synchrotron durchgeführten Experimente werden die magnetischen Eigenschaften strukturierter Halbleiter erforschen und sich zudem mit Fragen auf dem Gebiet der Biophysik beschäftigen.
Das Grundprinzip hinter einem Synchrotron besteht darin, dass beschleunigte elektrische Ladungen Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung abgeben. In Synchrotrons werden zumeist Elektronen mithilfe elektrischer Felder beschleunigt und gleichzeitig durch ungemein kräftige Magnetfelder auf Kreisbahnen gehalten. Eine genaue Kontrolle über den Beschleunigungsprozess ermöglicht es dann, die abgegebene Strahlung einzufangen und auf Materialproben zu leiten.
Online-Dienst physics.web Stefan Maier
