Untersuchungen mit Neutronen sind eine Ergänzung zu anderen bildgebenden Verfahren wie der Messung mit Röntgen- oder Synchrotronstrahlung. Das soll unter anderem die Forschung in der Medizin vorantreiben. Mit der ESS werden Prozesse wie das Andocken von Molekülen an Proteine erstmals in hoher zeitlicher Auflösung sichtbar gemacht. Die Erkenntnisse könnten für eine bessere Wirksamkeit von Medikamenten sorgen.
Auch bei der Entwicklung von Speichertechnologien hilft die große zeitliche Auflösung der ESS. Es wird möglich sein, einzelne Lithium- Ionen in einem Akku beim Auf- und Entladeprozess zu beobachten, um die Technik zu verbessern.
Neutronen wechselwirken kaum mit den Elektronen eines Materials, sondern dringen unbeeinflusst zum Atomkern vor. Dadurch sind sie eine der wenigen Möglichkeiten, einzelne Isotope eines Elements zu untersuchen, beispielsweise leichten und schweren Wasserstoff. Das macht sie für die Untersuchung biologischer Substanzen wie Blut oder Zellmembranen, aber auch für die Verbesserung von Brennstoffzellen interessant. Ganz allgemein ermöglicht die ESS die Untersuchung von Materialien – egal ob aus Elektronik oder Kosmetik.
Entscheidend für diese Anwendungen ist, dass der Neutronenstrahl der ESS mit seiner hohen Intensität kurzzeitig bis zu 100 Mal so viele Neutronen pro Sekunde bereitstellt wie bisherige Anlagen. Das ermöglicht kleinere Proben, die sich auch unter extremen Bedingungen wie hohem Druck, starker Hitze oder Kälte untersuchen lassen. Solche Bedingungen herrschen bei vielen Anwendungen, lassen sich aber im Labor für große Proben nicht realisieren.
