Revolutionierung der Atomforschung: Die neue ESS-Anlage in Lund

Wissenschaft -Die Forschungsanlage ist nun fertiggestellt und die ersten Experimente von Forschern aus den Bereichen Materialwissenschaften, Chemie, Physik und Biologie werden voraussichtlich im Jahr 2026 beginnen.

Die schwedische Stadt Lund ist die Heimat einer bahnbrechenden Atomforschungsanlage – der European Spallation Source (ESS). Das von den dänischen Studios Henning Larsen und Cobe entworfene ESS gilt als das erste nachhaltige Forschungszentrum. Ziel der Anlage ist die Erforschung von Materie auf atomarer Ebene mithilfe einer Ionenquelle, die Protonen mit erstaunlicher 96 Prozent der Lichtgeschwindigkeit antreibt. Dieses Pionierprojekt, ein Ergebnis europäischer Zusammenarbeit, hat seine Bauphase abgeschlossen. Derzeit laufen die Installation und der Test der Instrumente. Bis 2026 wird diese hochmoderne Einrichtung voll funktionsfähig sein und neue Erkenntnisse über die molekularen Strukturen und Materialeigenschaften unserer Welt liefern.

Das Herzstück von ESS ist ein revolutionärer Ansatz für die neutronenbasierte Forschung. Anstatt sich auf die Kernspaltung zu verlassen, nutzt die ESS eine Technik, die als „Spallation“ bekannt ist. Bei diesem Prozess werden Protonen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit auf eine feste Wolfram-Targetscheibe gestrahlt, wodurch „lose“ Neutronen freigesetzt werden.

Diese von ihren atomaren Strukturen befreiten Neutronen werden dann zu unschätzbaren Werkzeugen für Forscher. Indem Wissenschaftler diese Neutronen auf verschiedene Materialien richten, können sie die atomaren und molekularen Strukturen dieser Materialien erforschen. Diese Einsicht kann zu einem tieferen Verständnis der Eigenschaften führen, die unsere materielle Welt bestimmen.

Die Spallationstechnologie bietet einen erheblichen Vorteil gegenüber herkömmlichen neutronenbasierten Forschungsmethoden. Traditionelle Methoden basieren auf Kernreaktoren, die durch den Prozess der Kernspaltung Neutronen erzeugen. Dieser Ansatz erfordert häufig umfangreiche Sicherheitsmaßnahmen und stellt erhebliche Herausforderungen bei der Abfallentsorgung dar.

Im Gegensatz dazu ist Spallation eine sauberere und effizientere Methode zur Erzeugung von Neutronen. Da es sich nicht um eine nukleare Kettenreaktion handelt, sind die mit der Kernspaltung verbundenen Risiken wie Radioaktivität und Atommüll nicht vorhanden. Dies macht ESS zu einer sichereren Umgebung für Forscher und reduziert die Auswirkungen auf die Umwelt erheblich.

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Mit der ESS-Anlage erhalten Forscher Zugang zu Neutronenstrahlen, die bis zu 100-mal heller sind als die, die in bestehenden Anlagen erzeugt werden. Diese Verbesserung wird den Weg für neue Entdeckungen in einer Vielzahl von wissenschaftlichen Bereichen ebnen.

Neutronenstrahlen sind besonders nützlich für die Untersuchung von Materialien auf atomarer und molekularer Ebene und liefern detaillierte Einblicke in deren Struktur und Verhalten. Dies könnte zu Fortschritten in Bereichen wie der Batterietechnologie, der Medizin, der Umwelttechnologie und sogar der Grundlagenphysik führen.

Durch die Untersuchung der atomaren Struktur neuer Materialien können Wissenschaftler beispielsweise effizientere Batterien für Elektrofahrzeuge entwickeln. In der Medizin könnten Neutronenstrahlen zur Untersuchung der Struktur von Proteinen eingesetzt werden und so die Entwicklung neuer Medikamente und Behandlungen unterstützen.

Die Gestaltungsprinzipien der ESS-Anlage verkörpern eine harmonische Verschmelzung von Form und Funktion. Die Gestaltung der Anlage durch die dänischen Studios Henning Larsen und Cobe orientiert sich auf geniale Weise sowohl an ihrem wissenschaftlichen Zweck als auch an ästhetischen Ansprüchen. Auffällig ist das ausladende, abgerundete Dach, das eine Hommage an die Form des Wolframrads ist, das mit betörender Schwerelosigkeit darüber zu schweben scheint. Diese Designwahl verweist nicht nur auf den wissenschaftlichen Schwerpunkt der Einrichtung, sondern stellt auch ein architektonisches Wunderwerk dar.

Das Äußere der Gebäude vermittelt ihre Rolle klar und deutlich – Strukturen, die die dynamischen Partikel beherbergen, weisen Industriefassaden auf, die ihre kinetische Natur widerspiegeln. Im Gegensatz dazu verfügen Gebäude, die für Interaktion und Zusammenarbeit gedacht sind, über „raffiniertere“ Fassaden, die auf Räume hinweisen, die für Begegnungen und soziales Engagement konzipiert sind. Diese durchdachte Verbindung von Designelementen stellt sicher, dass ESS nicht nur als Epizentrum der Spitzenforschung dient, sondern auch ein Beweis für die nahtlose Integration von Wissenschaft und Ästhetik ist.

Das ESS-Projekt ist das Ergebnis einer internationalen Zusammenarbeit, an der 13 europäische Nationen beteiligt sind. Schweden und Dänemark stehen an der Spitze dieser Zusammenarbeit, wobei auch aus der Schweiz bedeutende Beiträge kommen. Wissenschaftler und Ingenieure aus über 100 Partnerlaboren arbeiten derzeit daran, das technische Design der Anlage zu optimieren und ihr Forschungspotenzial zu maximieren.

Eine solche multinationale Koalition unterstreicht nicht nur die globale Bedeutung dieses Projekts, sondern fördert auch den Geist der internationalen Zusammenarbeit bei der Weiterentwicklung wissenschaftlicher Erkenntnisse. Die ESS ist mit ihrer bahnbrechenden Technologie und ihrem kooperativen Ansatz bereit, die Atomforschung zu revolutionieren und neue Grenzen in der Wissenschaft zu eröffnen.