Fortschritt beschleunigen

Auf dem DESY-Campus in Hamburg soll eine einzigartige Röntgenlichtquelle entstehen: PETRA IV. Die neue Anlage bietet weltweit einmalige Analysemöglichkeiten und zoomt tief in Materialien aller Art hinein.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der ganzen Welt werden an PETRA IV ihre Experimente durchführen, die weltweit nur an dieser Anlage möglich sind. Es entsteht eine grundlegend neue Sicht auf die uns umgebende Welt. Das führt zu einer neuen Qualität von Lösungsansätzen für drängende Fragen der Gesellschaft.

Die Animation zeigt mögliche Innovationen die durch PETRA IV in verschiedenen Forschungsbereichen erwartet werden. Bild und Video: DESY, Science Communication Lab

Warum brauchen wir PETRA IV?

Mit PETRA IV werden Forschende erstmals einzelne Objekte im Nanometerbereich beleuchten können und die Struktur, Energetik und Funktion molekularer Einheiten in Materialien und Zellen unter realistischen Bedingungen erfassen. Damit kann PETRA IV zur Entwicklung von Materialien und Technologien der Zukunft beitragen. Das verspricht neue Perspektiven für Grundlagenforschung und Hochtechnologie. 

„Wir in Hamburg, Deutschland und Europa brauchen PETRA IV. Es gibt in Europa keine vergleichbare Forschungsanlage. Mit PETRA IV kann Europa im internationalen Wettbewerb mit den USA und China mithalten und sich sogar an die Spitze stellen.“
Portrait-Foto von Beate Heinemann
Beate Heinemann Vorsitzende des DESY-Direktoriums
Symbolbild für Materialforschung und Quantentechnologie.

Darum brauchen wir PETRA IV

PETRA IV wird verbesserte Methoden zur Untersuchung von komplexen Prozessen in Natur und Technik in Echtzeit und unter realistischen Betriebsbedingungen ermöglichen.

Von 2016 bis heute - die Entwicklungsschritte: 

Juli 2025
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Shortlist der großen Forschungsinfrastrukturen

Anfang Juli ist es soweit: die Shortlist mit den ausgewählten Kandidaten wird veröffentlicht. 

30 bis 40 Konzepte für große Forschungsanlagen wurden beim „Nationalen Priorisierungsverfahren umfangreicher Forschungsinfrastrukturen“ eingereicht. Anfang Juli will Forschungsministerin Dorothea Bär eine Shortlist der Top-Projekte veröffentlichen. Neben der wissenschaftlichen Bedeutung soll auch das „Innovations- und Transferpotenzial“ der Investitionen eine entscheidende Rolle spielen. DESY hat das Konzept für das Zukunftprojekt PETRA IV eingereicht und steht hoffentlich auf der Shortlist. Weitere aktuelle Nachrichten.

25.02.2025
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Vertrag unterschrieben

Zusammen forschen und neue Technologien entwickeln: Die Fraunhofer-Gesellschaft und das Deutsche Elektronen-Synchrotron (DESY) haben eine strategische Kooperation vereinbart, um Innovation und Forschung gemeinsam voranzutreiben. Durch die enge Kooperation sollen die jeweiligen Stärken und Ressourcen der Partner vereint werden, um sowohl der Forschung als auch der Industrie einen Mehrwert zu bieten.

25.10.2024
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Kurzkonzept eingereicht

PETRA IV nimmt am „Nationalen Priorisierungsverfahren umfangreicher Forschungsinfrastrukturen“ teil. Ein DESY-Autor:innen-Team hat den Vorgaben des BMBFs folgend ein Kurzkonzept verfasst und dieses fristgerecht zum 25. Oktober 2024 eingereicht. Der Titel: PETRA IV – das ultimative 4D-Röntgenmikroskop.

01.07.2024
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Parlamentarisches Frühstück

Beim Parlamentarischen Frühstück zeigten sich Politik, Wissenschaft und Wirtschaft einig über die Bedeutung des Teilchenbeschleunigers für Forschung und Gesellschaft. PETRA IV wird entscheidend zum Wissenstransfer beitragen – etwa in der Industrie, Medizin und technologischen Souveränität. Zahlreiche Bundestagsabgeordnete informierten sich persönlich über das Projekt, das bereits heute zahlreiche Kooperationen mit Exzellenzclustern vorweisen kann. Unterstützt wurde das Vorhaben u.a. von der Fraunhofer-Gesellschaft, die in PETRA IV große Chancen für neue Erkenntnisse und Therapien sieht. Hamburgs Wissenschaftspolitik bekräftigte ebenfalls ihr klares Bekenntnis zu dem Großprojekt.

01.06.2024
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Science City Day

Im Rahmen des „Science City Day“ lud DESY – nach sieben Jahren endlich wieder – zum großen Tag der offenen Tür auf den Campus in Bahrenfeld. Das Forschungszentrum machte seine riesigen Experimentierhallen auf und präsentierte Wissenschaft hautnah, verständlich und zum Mitmachen. Ehrensache, dass DESYs Zukunftsprojekt PETRA IV dabei ist!

17.11.2023
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Haushaltsausschuss bewilligt 40 Millionen Euro

Im Haushaltsausschuss für den Bundeshaushalt 2024 wurde die Finanzierung eines wichtigen Vorbereitungsprojekts für das Röntgenmikroskop PETRA IV bei DESY beschlossen. DESY erhält für sein Zukunftsprojekt 40 Millionen Euro als Anschubfinanzierung. Und die Stadt Hamburg legte noch eine Schippe drauf: Sie geben DESY weitere 4,44 Millionen Euro . Mit den Geldmitteln können vorbereitende Maßnahmen erfolgen. Dazu gehören die Konzeption und der Bau des Prototyps der neuen Beschleunigertechnologie und die Transformation des Geschäftsmodells. Weitere Informationen

20.10.2023
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Impact-Studie veröffentlicht

Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI hat in einer Studie die Wertschöpfung von DESYs Forschungslichtquelle PETRA III untersucht. Die Studie zeigt, dass DESY mit seinen Forschungslichtquellen nicht nur maßgeblich wissenschaftlichen Fortschritt vorantreibt, sondern auch als Arbeitgeber und durch Beauftragung von Wirtschaftsunternehmen eine nennenswerte ökonomische Wirkung in der Region, in Deutschland und in Europa entfaltet.

13.09.2022
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Öffentliche Vorstellung

Bei einem Senatsempfang wurde der Politik und eingeladenen Gästen zum ersten Mal in aller Öffentlichkeit DESYs Zukunftsprojekt PETRA IV vorgestellt. Ein wissenschaftliches Symposium auf dem DESY-Gelände in Hamburg-Bahrenfeld begleitete die Veranstaltung, zu der sich rund 150 Expertinnen und Experten aus unterschiedlichen Forschungsbereichen angemeldet hatten, um über das Projekt PETRA IV und die Vielzahl völlig neuer Erkenntnisse zu diskutieren, die die Anlage ermöglichen wird – zum Beispiel im Bereich neuer Materialien. Zur DESY Pressemeldung

10.03.2022
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Der Kapitän kommt an Bord

Harald Reichert verstärkt das PETRA IV-Projekt als Projektleiter. Der Physiker, mit ausgewiesener Expertise in der Forschung mit Photonen und ehemaliger Forschungsdirektor an der ESRF, ist seit Mitte Januar 2022 an der technischen Umsetzung von PETRA IV beteiligt. Zur DESY Pressemeldung

25.01.2021
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Unterstützung durch Hamburg

Hamburg unterstützt die Technologieentwicklung für PETRA IV mit 2,85 Millionen Euro für zwei Jahre. Gefördert wurde die Phase der detaillierten technischen Planung, des sogenannten „Technical Design Report“ (TDR). Die Förderung der TDR-Phase hilft DESY, die hierfür unabdingbaren neuen Technologien zu entwickeln und so ein robustes Design für dieses revolutionäre Großprojekt zu erstellen. Zur DESY-Pressemeldung

November 2019
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Konzept veröffentlicht

Die Bereiche Maschinen und Photon Science bei DESY verfügen über langjährige Erfahrung in der Auslegung, dem Bau, dem Betrieb und der Anwendung modernster Beschleunigertechnologie, die in der Forschung mit Synchrotronstrahlung führend ist. Beide Gruppen haben sich zusammengetan, um die Konstruktionsparameter für PETRA IV festzulegen. Viele weitere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler – auch von Partner-Einrichtungen – haben am "Conceptual Design Report" mitgeschrieben.

2016 - 2020
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Erste Workshops

Erste Workshops finden statt, mit vielen, vielen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern. Schnell steht fest: Das Projekt PETRA IV ist umsetzbar. In zahlreichen Meetings, Workshops und Besprechungen werden die Themen Maschine, Instrumentierung und wissenschaftliche Herausforderungen von motivierten Fachleuten bei DESY und mit externen Partnern durchgeführt. Mehr zu den Workshops

Was ist PETRA IV?

Das von DESY neu konzipierte Großforschungsgerät PETRA IV ist ein 4D-Röntgenmikroskop, das in Brillanz und Leistungsstärke alles Bisherige übertreffen wird. PETRA IV ist eine hochmoderne Synchrotronstrahlungsquelle der vierten Generation, sie entsteht durch den Umbau der bestehenden PETRA III-Anlage. In dem 2,3 Kilometer langen Beschleunigerring bewegen sich Elektronen mit fast Lichtgeschwindigkeit. 

„PETRA IV wird das weltbeste 4D-Röntgenmikroskop, das hundertmal detailreichere Bilder von mikroskopischen Abläufen in neuen Materialien und künftigen medizinischen Wirkstoffen liefert.“
Harald Reichert
Harald Reichert PETRA IV-Projektleiter

Mit einem Umfang von gut zwei Kilometern bietet PETRA IV entscheidende Vorteile bei der Bündelung von Röntgenstrahlung. Die Emittanz – ein Maß dafür, wie stark sich die erzeugte Röntgenstrahlung bündeln lässt – wird herausragend niedrig sein.

„PETRA IV entsteht nach innovativem Design, unter anderem dank völlig neu entwickelter Hauptkomponenten wie den Speicherring-Magneten.“
Riccardo Bartolini, Projektleiter für den PETRA IV-Beschleuniger
Riccardo Bartolini Projektleiter für den PETRA IV-Beschleuniger

PETRA IV: Eine neue Ära in der Material- und Wirkstoffforschung

PETRA IV folgt dem Prinzip „Observe, Design, and Control" – einer Methodik, die Grundlagen- und angewandte Forschung verbindet: 

Observe (Beobachten):
Untersuchung der Beziehung zwischen Struktur und Funktion von Materialien und Prozessen in ihrer natürlichen Umgebung.

Design (Entwerfen):
Mit den gewonnenen Erkenntnissen können neue Materialien, Medikamente und Prozesse gezielt entwickelt werden.

Control (Steuern):
Die präzise Kontrolle dieser Prozesse ermöglicht innovative Technologien und medizinische Fortschritte.

 

Beispiele für innovative Anwendungen und Technologien durch PETRA IV

  • Nachhaltige Batteriematerialien
  • Hocheffiziente Katalysatoren für die Wasserstoffherstellung
  • Maßgeschneiderte Materialien für Quantentechnologien
  • Entwicklung neuer Medikamente

Forschungsthemen und Beispiele

Das Projekt-Team

Der Umbau von PETRA III zu einer Röntgenlichtquelle der vierten Generation wird von einem erfahrenen Team geleitet:

  • Wim Leemans, DESY-Direktor für den Bereich Beschleuniger und Bevollmächtigter des Direktoriums für PETRA IV
  • Harald Reichert, Physiker und ehemaliger Forschungsdirektor der Europäischen Synchrotronstrahlungsquelle (ESRF), jetzt PETRA IV-Projektleiter
  • Ricardo Bartolini, DESY-Wissenschaftler und Projektleiter für den PETRA IV-Beschleuniger

Gemeinsam nehmen sie die technisch anspruchsvollen Aufgaben in Angriff.

PETRA IV auf dem Forschungscampus 

Die Forschungsinfrastruktur von DESY bietet schon heute einmalige Untersuchungs- und Experimentiermöglichkeiten, um Fortschritte in Innovation, Technik und Medizin zu erreichen. Zahlreiche universitäre Institute und Forschungseinrichtungen haben sich auf dem Campus angesiedelt. Bis zum Jahr 2040 sollen außerdem rund um den DESY-Campus weitere neue Anlagen, Zentren und Forschungsgebäude entstehen.

PETRA IV wird in der zukünftigen Science City Hamburg Bahrenfeld eine zentrale Großforschungsanlage sein.

Kooperationspartner

Blick in den Arbeitsbereich eines Beschleunigers: Ein Forscher präpariert eine Probe, um damit ein Experiment am Beschleuniger PETRA 3 durchzuführen.

Partner für Forschung und Industrie

Pro Jahr werden bis zu 15.000 Nutzerbesuche bei PETRA IV erwartet. Ein neuer Zugang wird eingerichtet, der auf die Bedürfnisse von Nutzerinnen und Nutzern aus Wissenschaft und Industrie zugeschnitten ist.

Karriere mit PETRA IV

Bei DESY arbeiten rund 3000 Angestellte in verschiedensten Berufsfeldern. Für die Umsetzung des Großprojekts bietet DESY schon jetzt eine Vielzahl anspruchsvoller wissenschaftlicher und nicht-wissenschaftlicher Stellen mit sehr guten Karrieremöglichkeiten. 

Darstellung des Campuslebens bei DESY
Auf dem Campus bei DESY in Hamburg. Bild: DESY
Portrait-Foto von Heidrun Hillen
Presse und Medien / Öffentlichkeitsarbeit

Heidrun Hillen

Als Ansprechpartnerin im PETRA IV-Projekt bin ich für Sie da. 

Weitere Forschungsthemen

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