\chapter{Linearbeschleuniger -- der nächste Schritt}
%letzte Aenderung 13.10.08
\section{Vorbereitungen}
\index{Linearbeschleuniger}
Mit dem 100~GeV Elektron-Positron-Speicherring LEP am CERN hatte diese
Art von Maschinen ihre Grenze erreicht. 
Die in die Synchrotronstrahlung gehende Leistung wächst für eine 
kreisförmige Maschine sehr schnell mit wachsender Energie $E$ an 
(proportional
zu $E^4$). Damit kommt man etwa bei der Größe des LEP-Speicherrings an
 technische und finanzielle Grenzen. 

Wollte man noch
höhere Energien für Elektron-Positron-Kollisionen erreichen, so
musste man die Strahlen von zwei Linearbeschleunigern kollidieren lassen.
Das hört sich genauso schwierig an wie es tatsächlich ist. Trotzdem kamen
die Experten bei einem internationalen \glqq{}Workshop on Physics and Experiments
with Linear Colliders\grqq{} in Finnland 1991 zu dem Ergebnis, dass dies der 
nächste Schritt sein sollte. \addbigparskip 

Schon vorher war am DESY  ein
Verfahren zur Erzeugung sehr hoher Beschleunigungsspannungen in 
Linearbeschleunigern erprobt worden. Die
Idee war, die Streufelder eines starken Elektronenstrahls zu komprimieren und
mit den so entstehenden sehr hohen elektrischen Feldstärken einen zweiten
Elektronenstrahl zu beschleunigen. Ein solcher sogenannter \glq{}Wake Field 
Transformer\grq{} war ab 1982 geplant worden~\cite{Voss82,Wak83}, und 1984
wurde mit dem Aufbau
einer 7~m langen Versuchsstrecke begonnen. Im Jahr 1987 konnte das 
Prinzip erfolgreich
demonstriert werden, doch war die Technologie noch nicht reif für die 
praktische Anwendung in einem Hochenergie-Beschleuniger. Zwei Jahre später 
wurde die Entwicklung eingestellt. \index{Wakefield Beschleuniger} \addbigparskip

Ab 1992 verfolgte das DESY für das Zukunftsprojekt kollidierender 
Elektron-Positron-Linearbeschleuniger zwei große Entwicklungslinien: 
Bei der ersten handelte es sich um einen Linearbeschleuniger mit 
supraleitenden Resonatoren bei einer
Frequenz von 1,3~GHz (TESLA). Die zweite Entwicklungslinie sah einen 
normalleitenden
 Linearbeschleuniger in 
der am SLAC bewährten S-Band-Technologie (3~GHz) vor. \index{S-Band-Linac} \addbigparskip

Die Entwicklung des normalleitenden S-Band-Linearbeschleunigers umfasste den
Bau einer Teststrecke mit einer Beschleunigung auf 400~MeV. Sie
 erfolgte im Rahmen einer
internationalen Kollaboration, der \glq{}SBLC Kollaboration\grq{}. Der DESY-Projektleiter
war Norbert Holtkamp.\footnote{Holtkamp machte später eine
internationale Karriere, wurde Leiter des Spallationsneutronen-Projekts in Oak
Ridge (USA) und anschließend technischer Direktor von ITER, dem 
internationalen Fusions-Reaktor.} Der Aufbau des Tests begann 1994.
 \index{Holtkamp} Zusammen mit der Firma Philips und mit SLAC wurde ein neues
S-Band-Klystron hoher Leistung entwickelt. Im Jahr 1997 ging der Beschleuniger
in Betrieb und wurde 1998 noch mit einer 
dritten Beschleunigerstruktur vervollständigt. Der Test verlief erfolgreich,
 und die Entwicklung war damit zu
einem gewissen Abschluss gebracht worden. Da die Fortschritte bei der 
Entwicklung supraleitender Beschleunigungsstrukturen vielversprechend
aussahen, empfahl der Wissenschaftliche Rat, 
 die
Arbeiten am S-Band zum Ende 1998 abzuschließen und die weitere Arbeit auf das
 \index{TESLA} TESLA-Projekt zu konzentrieren. \addbigparskip

Das TESLA-Projekt war vor allem durch Björn Wiik\index{Wiik} vorangetrieben worden. Es 
stand 
mit der Verwendung supraleitender Beschleunigungsstrukturen weltweit allein. 
Die beiden anderen Institute, die sich mit der Entwicklung kollidierender 
Linearbeschleuniger befassten, das SLAC und das japanische KEK, setzten ebenso 
wie das S-Band-Projekt bei DESY auf normalleitende Beschleunigungsstrukturen 
(die allerdings nicht im S-Band, sondern bei einer höheren Frequenz 
im sogenannten X-Band betrieben werden sollten). Die Verwendung 
normalleitender Strukturen schien eine größere Sicherheit zu bieten. Wiiks 
Vision, die erforderliche hohe Energie mit supraleitenden Strukturen erreichen 
zu können, erschien außerordentlich ehrgeizig und gewagt. Ihre Realisierung 
würde eine riesige Extrapolation über den Stand der Technik hinaus 
erfordern. Der nutzbare Feldgradient der supraleitenden 
Beschleunigungsstrukturen müsste um einen Faktor von mindestens 4 über die 
damals erreichten Werte hinaus gesteigert und gleichzeitig die industrielle 
Massenfertigung um einen ähnlichen Faktor verbilligt werden. \addbigparskip  
\index{Resonatoren, supraleitend}

Falls diese Ziele erreicht würden, nämlich mit den Kosten und der 
Beschleunigungsspannung in die 
Nähe der mit der S-Band-Technologie erreichbaren Werte zu kommen, dann bot
das TESLA-Projekt auf lange Sicht Vorteile. Neben anderen war ein wichtiger 
Vorteil in der 
Technik der Supraleitung begründet, die ein günstigeres Verhältnis
der benötigten elektrischen Leistung zur Luminosität, der
\glq{}Lichtstärke\grq{} des Beschleunigers, versprach. Für die zukünftigen Betriebskosten
war das ein ausschlaggebendes Argument. 
Die Verfolgung dieser Pläne war Wiik so wichtig gewesen, dass er die ihm
angetragene Berufung zum Generaldirektor des CERN abgelehnt hatte. \addbigparskip

Die Arbeiten wurden von Beginn an auf eine internationale Grundlage gestellt.
Die TESLA-Kollaboration wurde mit 19 Instituten aus 8 Ländern gegründet.
Für das große Linearbeschleunigerprojekt nahm die TESLA-Kollaboration
 eine umfangreiche Studie zur Physik einer solchen Maschine und seiner 
Detektoren in
Angriff, die im Rahmen von ECFA durchgeführt wurde. Dies war wichtig, um 
eine globale Zustimmung zu den
wissenschaftlichen Zielen des Projekts zu erhalten und um sie mit den Plänen 
anderer Zentren abzustimmen. 

Nachdem die Entwicklungsarbeiten große Fortschritte gemacht hatten, konnte
das DESY den
Abschluss eines Staatsvertrags zwischen Hamburg und Schleswig-Holstein 
erreichen. Sein Gegenstand war ein gemeinsames 
Planfeststellungsverfahren mit integrierter
Umweltverträglichkeitsprüfung: Das geplante Paar Linearbeschleuniger
sollte sich mit einer Länge von insgesamt 33~km bis weit in das Gebiet von 
Schleswig-Holstein
in die Nähe von Westerhorn erstrecken. Dabei war hilfreich, dass
sich Björn Wiik und Heide Simonis, Ministerpräsidentin von 
Schleswig-Holstein, gut verstanden. \addbigparskip

Alle diese Vorbereitungen erlitten Anfang 1999 einen sehr schweren
Schlag: Am 26. Februar 1999 kam Björn Wiik  
durch einen Unfall beim Bäumefällen in seinem Garten ums Leben. 
Die Bestürzung bei DESY und in
der ganzen Wissenschaftlergemeinde war groß.
Über 800 Wissenschaftler, Freunde, Kollegen und Nachbarn von DESY trafen 
sich am 7. Juli zu einem Gedenkkolloquium.\index{Wiik}
 Der derzeitige Forschungsdirektor des DESY, Albrecht \index{Wagner}
Wagner, wurde vom Verwaltungsrat zum neuen Vorsitzenden des Direktoriums 
bestellt (Abb.~\ref{fig-wagner}). Bei aller Trauer gingen unter seiner Leitung
die Arbeiten am TESLA-Projekt zügig weiter. 


\begin{figure}[!ht]%
\begin{center}
\includegraphics[width=7cm]{bilder/wagner}%
\caption[wagner]{Professor Albrecht Wagner (DESY-Archiv).}%
\label{fig-wagner}%
\end{center}
\end{figure}


Das Projekt der kollidierenden Linearbeschleuniger musste im Detail
vorbereitet werden. Dabei bewährte sich die gute Zusammenarbeit innerhalb 
der TESLA-Kollaboration. Die verschiedenen Institute beteiligten sich
 \index{TESLA Kollaboration}
 mit der Übernahme von Aufgaben, z.\,B. am Bau und Test eines 
Elektronen-Injektors und mit der Lieferung von Komponenten.
Hauptziel war die Entwicklung einer Beschleunigerstruktur mit der
nötigen Strahlqualität, also eines Prototyp-Linearbeschleunigers, der 
beim DESY gebaut werden sollte und den
Namen TTF (TESLA Test Facility) erhielt. Eines der Ziele, das in
Zusammenarbeit mit der Industrie verfolgt wurde, war die Senkung der 
Produktionskosten für die supraleitenden 
Beschleunigerstrukturen. Dazu bedurfte es 
 konstruktiver Verbesserungen wie der Einführung einer
Superstruktur, d.h. einer Kopplung einiger mehrzelliger Resonatoren über ein 
kurzes
Strahlrohr. Ferner waren  Verfahren zur kostengünstigen Herstellung von 
mehrzelligen
Resonatoren zu entwickeln. Hier hatte das DESY einschlägige Erfahrungen, da 
 bereits 1982 supraleitende Resonatoren im PETRA-Speicherring getestet
worden waren. \index{TTF}\index{TESLA Test Facility}

Ganz oben auf der Liste stand die Erhöhung der maximal 
möglichen 
Beschleunigungsspannung in den Resonatoren. Zunächst lag sie  
weit unterhalb der theoretisch aufgrund der physikalischen Gesetze möglichen
Grenze.
Die Ursache sind kleine Unregelmäßigkeiten wie z.\,B. Schmutz oder 
mechanische Defekte auf der
Oberfläche, an denen sich bei hohen elektrischen Feldstärken durch 
Feldemission ein elektrischer Durchschlag entwickeln kann. 

Durch sorgfältige Inspektion und Reinigung der Resonatoren
konnten Beschleunigungs"=Feldstärken von 25 Mio V/m erreicht werden, ein
Durchbruch verglichen mit den Werten zu Beginn des Programms und ausreichend,
um in dem großen TESLA"=Collider eine Schwerpunktenergie von 500~GeV zu 
 erreichen. Das
war den Entwicklern aber noch nicht genug. Erste Versuche mit der 
Elektropolitur
der Resonatoren in Zusammenarbeit mit CERN verliefen vielversprechend. 
Schließlich wurden in einzelnen Resonatoren Beschleunigungs-Feldstärken
 von bis zu 40 Mio V/m
erreicht, nahe dem theoretisch möglichen Wert von etwa 45 Mio V/m. Die
Abb.~\ref{fig-reso} zeigt einen solchen mehrzelligen, aus Niobium 
gefertigten Resonator.   \addbigparskip

\begin{figure}[!ht]%
\begin{center}
\includegraphics[width=7cm]{bilder/resonator}%
\caption[resonator]{Ein aus Niobium gefertigter mehrzelliger supraleitender
          Resonator (DESY-Archiv).
    \index{Resonatoren, supraleitend} } %
\label{fig-reso}%
\end{center}
\end{figure}

\section{Der VUV-FEL}
\index{VUV-FEL}
Ein Linearbeschleuniger wie TESLA kann nicht nur
für die Hochenergiephysik eine neue Dimension der Forschung bieten.
Auf einem Festkolloquium, das 1994 aus Anlass von 30 Jahren Nutzung der
Synchrotronstrahlung bei DESY stattfand, hatte Björn Wiik, wie im Kapitel
über Synchrotronstrahlung berichtet, die hervorragenden 
neuen Möglichkeiten angesprochen, die ein derartiger Beschleuniger für die 
Forschung
mit der Synchrotronstrahlung bieten würde.\index{Synchrotronstrahlung}
Die gute Strahlqualität des Linearbeschleunigers würde 
den Bau eines Freie-Elektronen-Lasers (FEL) für den Spektralbereich
vom Vakuum-UV bis zum Röntgenbereich ermöglichen, und seine Helligkeit 
würde alle bisherige Quellen ungeheuer übertreffen. \addbigparskip
\index{Freie-Elektronen-Laser}

Um das dabei zur Anwendung kommende neuartige SASE-FEL-Prinzip zu 
demonstrieren, sollte ein Linearbeschleuniger
 mit einem Undulatormagneten ausgestattet werden und bei einer 
Elektronenenergie
 von 500~MeV Strahlung im VUV-Wellenlängenbereich erzeugen.
Ein Vorschlag wurde ausgearbeitet, vom Wissenschaftlichen Rat empfohlen und
1995 vom Verwaltungsrat genehmigt. Mit dem
Aufbau  von Phase~I eines solchen SASE-FEL \index{SASE-FEL} an der TTF 
 wurde umgehend begonnen.
 Ein Kernstück war der Undulator aus 652 
Permanentmagneten. Gebaut wurde er unter der Leitung von Joachim Pflüger.
%wobei wichtige Teile, z.\,B. die Vakuumkammer, vom Argonne National Laboratory 
%(ANL) geliefert wurden.
 \index{Undulator}\index{Pflüger}
Die gesamte Anlage, etwa 250~m lang, würde nach ihrer Fertigstellung
monoenergetische Synchrotronstrahlung von unerreichter Intensität bis
herab zu Wellenlängen von etwa 10~nm liefern. Damit würde sie
neue Forschungsmöglichkeiten im Vakuum-Ultraviolett Spektralbereich
eröffnen. Sie lief zunächst unter der Bezeichnung VUV-FEL, \index{VUV-FEL}
ihr späterer Name war \index{FLASH} \glqq{}FLASH\grqq{}. \addbigparskip

Im Jahr 1999 wurde zum ersten Mal  ein 
 in der supraleitenden Struktur beschleunigter Elektronenstrahl durch den 
Undulator
geschickt. Dabei muss eine sehr hohe Strahlqualität erreicht werden,
damit der Elektronenstrahl zur Laser-Aktion angeregt werden kann.
Die war zunächst noch nicht gelungen. \addbigparskip

Das herausragende Ereignis des Jahres 2000 war dann die 
erste Beobachtung
der Laserstrahlung aufgrund des SASE-Prinzips in der TESLA Test Facility
TTF \cite{And00}. Damit es zu einer 
kohärenten Emission und Verstärkung von 
Laserlicht aufgrund der Rückwirkung der Laserstrahlung auf den erzeugenden
Elektronenstrahl kommt, müssen restriktive Bedingungen für den
Elektronenstrahl erfüllt sein: Die Strahlqualität, gemessen durch die
Emittanz, muss sehr gut sein (in diesem Fall 6 $\pi$ mrad mm), die Zahl der 
Elektronen in jedem Paket muss sehr groß sein (in diesem Fall $10^{10}$) und
der 14~m lange Undulator, die eigentliche Quelle der Strahlung, muss
mit einer Genauigkeit von 1/10~mm justiert sein. 

Am 22. Februar 2000 war es
 soweit: Bei einer Energie des Elektronenstrahls von 233~MeV wurde ein 
exponentielles Anwachsen der Laserstrahl-Intensität bei einer Wellenlänge 
von 109~nm beobachtet. Damit war
ein erster wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer neuen mächtigen
Lichtquelle im UV mit bisher unerreichter Brillanz gelungen.
Die Abb.~\ref{fig-fel} zeigt die erste Seite 
der Publikation. 

\begin{figure}[htbp]%
\begin{center}
\includegraphics[width=\textwidth]{bilder/felrr}%
\caption{Ein Meilenstein für den SASE-FEL ist erreicht.}%
\label{fig-fel}%
\end{center}
\end{figure}

 Später im Jahr 
wurde mit Elektronenstrahl-Energien zwischen 180~MeV und 280~MeV 
Laser-Verstärkung nach dem SASE-Prinzip im Wellenlängenbereich zwischen
80~nm und 180~nm demonstriert, die bis dahin kürzeste Wellenlänge, die
mit diesem Prinzip erzeugt worden war. 
In einem Fokus von 20~\textmu m Durchmesser wurden
 $10^{13}$ Photonen mit einer Pulslänge von 0.05~ps gemessen,
dies entspricht einer instantanen Strahlleistung von fast 1~GW  und
einer extrem hohen Leistungsdichte. \addbigparskip 

Im September 2001 wurde eine Verstärkung von $10^7$ erreicht bei
einer  Wellenlänge von 98 nm. Die instantane
Brillanz  von $10^{28}$ Photonen/s $\cdot$ mrad$^2 \cdot$ mm$^2 \cdot$ 0.1 \%
Bandbreite lag um den Faktor $10^8$ bis $10^9$ (!) über dem Wert, der zu 
dieser
Zeit mit konventionellen Quellen der Synchrotronstrahlung erreicht wurde. Im 
Jahr 2002  war
 die Phase~I des VUV-FEL erfolgreich abgeschlossen. 
Die Abb.~\ref{fig-flash} zeigt eine Prinzipskizze der Anlage. \index{VUV-FEL}





\begin{figure}[htb]%
\begin{center}
\includegraphics[width=\textwidth]{bilder/flash}%
\caption[flash]{Prinzipskizze des VUV-FEL (von links nach rechts): Ein
Hochleistungslaser erzeugt ein Paket von Elektronen hoher Dichte, dieses
wird für die folgende Laseraktion passend geformt und in drei supraleitenden
Resonatoren beschleunigt (in der Endversion auf 1000~MeV). Im 
nachfolgenden Undulator wird durch kohärente
Laser-Verstärkung ein hochintensiver Photonenpuls im  
Wellenlängenbereich 10--100~nm erzeugt. Der Elektronenstrahl wird nach
seiner Benutzung seitlich abgelenkt. Die ganze Anlage ist etwa 250~m 
lang (DESY-Archiv). \index{VUV-FEL}  }%
\label{fig-flash}%
\end{center}
\end{figure}



\section{Der TESLA-Vorschlag}

Nach jahrelangen technischen Entwicklungsarbeiten wurde im Jahr 2001 
der  \glqq{}TESLA Technical
Design Report\grqq{} vorgestellt. In fünf Bänden wurde darin das Projekt
in großem Detail beschrieben: Ein Paar supraleitender Elektron-Positron 
Linearbeschleuniger (im folgenden TESLA-Linearcollider genannt)
mit einem integrierten Röntgen-Laser Laboratorium (im folgenden XFEL 
genannt). Dieser Bericht sollte \index{TESLA Technical Design Report}
auch als Unterlage für eine Begutachtung durch den Wissenschaftsrat 
dienen. Als Autor des Berichts firmierte die TESLA-Kollaboration mit 1134
Autoren von 304 Instituten aus 36 Ländern. \addbigparskip


% Ihre Mitglieder: \\

%\noindent
%\begin{description}
%\item Armenien: Yerevan Physikinstitut 
%\item VR China: IHEP Beijing; Tsinghua Universität 
%\item Finnland: Physikinstitut U. Helsinki 
%\item Frankreich: IN2P3/IPN Orsay; LAL Orsay; DSM/DAPNIA Saclay 
%\item Deutschland: RWTH Aachen; BESSY Berlin; HMI Berlin; MBI Berlin; TU
%Darmstadt; TU Dresden; U.Frankfurt; GKSS Geesthacht; DESY; U.Hamburg;
%FZK Karlsruhe; U.Rostock; U.Wuppertal 
%\item Italien: INFN Frascati; INFN Legarno; INFN Milano; INFN Roma2 
%\item Polen: Institut für Kernphysik Krakau; U. of Mining and Metallurgy
%Cracow; Soltan Inst. for Nuclear Studies Otwock-Swierk; Polnische Akademie
%der Wissenschaften Warschau; Polnische Atomenergieagentur Warschau; U.
%Warschau 
%\item Russland: JINR Dubna; MEPhI Moskau; INP Novosibirsk; BINP Protvino;
%IHEP Protvino; INR Troitsk 
%\item USA: Argonne National Laboratory; FNAL; Cornell University; UCLA 
%\end{description}

Das Projekt besteht in seinem Kernstück, dem TESLA-Linearcollider, aus zwei 
entgegengesetzt gerichteten Linearbeschleunigern, \index{TESLA Linearcollider}
deren Strahlen in einem extrem kleinen Fokuspunkt kollidieren. Jeder der
beiden Beschleuniger hat eine Strahlenergie von 250~GeV, was eine Gesamtenergie
für Kollisionen von 500~GeV bedeutet. Die gesamte Länge der zwei
Beschleuniger beträgt 33~km, eine mögliche Trasse reicht vom DESY bis 
über die Grenze von
Hamburg nach Schleswig-Holstein in die Nähe von Westerhorn (siehe 
Abb.~\ref{fig-TES}).  

\begin{figure}[htb]%
\begin{center}
\includegraphics[width=\textwidth]{bilder/TESLA}%
\caption{Der TESLA-Linearcollider. \index{TESLA Linearcollider}  }%
\label{fig-TES}%
\end{center}
\end{figure}


Die Tabelle~\ref{tab-tesla} gibt eine Übersicht über die geplanten 
Eigenschaften. 

\begin{table}[htb]%
\begin{center}%
\caption{Die Parameter des vorgeschlagenen TESLA-Linearcolliders} %
\setlength{\tabcolsep}{3pt}
\begin{tabular}{lcrl}
\toprule
Beschleunigungsgradient  && 23,4 & MV/m \\
Gesamtlänge            && 33 & km \\
Zahl der Resonatoren     && 21024 & \\
Zahl der Klystrons       && 584 &  \\
Klystron-Frequenz        &&  1,3 & GHz \\
Spitzenleistung der Klystrons  && 9,5 & MW  \\
Wiederholungsrate        && 5 & Hz \\
Strahlpulslänge        && 0,95 & ms  \\
Pakete/Puls              &&  2820 &  \\
Paketabstand             && 337 & ns \\
Teilchen/Paket           && $2 \cdot 10^{10}$ &  \\
Strahlgröße im WW-Punkt && $550 \times 5$ & nm \\
Paketlänge im WW-Punkt && 0,3 & mm \\
Luminosität           && $3,4 \cdot 10^{34}$ & cm$^{-2}$s$^{-1}$ \\
Strahlleistung          && 11,3 & MW \\
Elektrische Anschlussleistung && 97 & MW \\
\bottomrule
\end{tabular}
\label{tab-tesla}%
\end{center}%
\end{table}

Diese Eigenschaften waren soweit wie möglich durch Studien der TESLA-
Kollaboration verifiziert worden. Ein Beschleunigungsgradient
von über 25~MV/m wurde in Tests routinemäßig erreicht. Mit
einem neuartigen Elektropoliturverfahren der Niob-Oberfläche waren sogar 
Gradienten von über 35~MV/m erreicht worden. Dies eröffnete die
Aussicht auf eine spätere Erhöhung der Gesamtenergie von 500~GeV auf
800~GeV, ein für das Physikpotential der Anlage sehr erstrebenswertes 
Ziel. 

Die sehr hohe Luminosität ist eine Voraussetzung, um bei so hohen
Energien noch zu vernünftigen Raten interessanter Reaktionen zu kommen, und
dies wiederum erfordert hohe Strahlströme und eine extrem enge
Fokussierung der Strahlen im Wechselwirkungspunkt. Diese schwierige
Anforderung war in einer eigenen Testanlage am SLAC studiert worden.
Die hohen Strahlströme bedingen eine hohe elektrische Anschlussleistung,
im Zeitalter steigender Energiekosten ein gewichtiges Problem. Hier bietet
die supraleitende Technologie einen Vorteil. Er kann jedoch nur deshalb
zum Tragen kommen, weil durch einige technische Durchbrüche, vor allem bei
der Herstellung der Resonatoren und bei dem erzielbaren 
Beschleunigungsgradienten,
die Fertigungskosten drastisch gesenkt werden konnten. Somit waren die Kosten
des Beschleunigers zusammen mit den Kosten der Experimentierhallen und
der Infrastruktur auf 3136 Mio EUR veranschlagt. Auch diese Kosten waren gut
dokumentiert, denn DESY hatte das erste 1/1000  der Maschine bereits gebaut
und in Betrieb genommen. Zu den genannten Kosten kamen noch 200 bis 300~Mio 
EUR für einen Detektor. \addbigparskip

Wozu der ganze Aufwand? Der große Erfolg und die Einsichten des 
Standardmodells weisen deutlich
 auf offene fundamentale Fragen über die Basis der 
materiellen Welt hin. Eine solche Frage ist das Wesen der Masse, eng 
verknüpft
mit der Existenz des Higgs-Teilchens. Daneben gibt es Hinweise auf die
mögliche Existenz einer neuen Art von Elementarteilchen, die
sogenannten supersymmetrischen Teilchen. Sie wären eine bisher
völlig unbekannte Schicht der Realität mit  sehr
weitreichenden Folgen für unser Verständnis des Weltalls. Die Suche
nach den Higgs- und supersymmetrischen Teilchen mit den größten bisherigen 
Maschinen LEP, HERA und dem Collider
am FNAL waren ergebnislos verlaufen -- vermutlich sind die Massen so 
groß, dass sie mit den gegenwärtigen Beschleunigern nicht erzeugt werden 
können.
Doch von Seiten der Theorie gibt es Hinweise, dass sie mit Maschinen wie dem
\glq{}Large Hadron Collider\grq{} LHC am CERN und dem TESLA-Linearcollider mit 
ihrer weit größeren Energie erzeugt werden könnten. 

Braucht man beide
Maschinen? In Workshops zu diesem Thema herrschte Einigkeit darüber,
dass dem LHC die beherrschende Rolle bei der Entdeckung dieser Teilchen
zukommenden würde, während die Stärke des TESLA-Linearcolliders in der 
genauen
Erforschung der neu erschlossenen Welt besteht. In diesem Sinn
ergänzen sich die beiden Maschinen. Und wenn es alle diese Teilchen nicht 
gibt? Auch dann bleibt es spannend, denn dann müsste man vieles
an der theoretischen Basis der Physik neu überdenken, wobei man sich wieder
 von Experimenten leiten lassen muss. \index{LHC} \addbigparskip

Der TESLA-Entwurf enthält als zweite Säule eine integrierte
Röntgenlaser-Anlage, den \glq{}XFEL\grq{}. Der hierfür benötigte Elektronenstrahl
 des Linearbeschleunigers wird
nach einigen km Beschleunigungsstrecke abgezweigt und durch \index{XFEL}
einen Undulator geschickt. Dieser besteht im Prinzip aus einer 
Reihe 
von Permanentmagneten, die den Strahl abwechselnd etwas nach rechts und links 
ablenken. Die dabei entstehende Synchrotronstrahlung wirkt auf den
Elektronenstrahl zurück. Falls die Elektronendichte und die Kollimation
des Strahls hoch genug sind und eine Resonanzbedingung erfüllt ist, kommt es 
zu einer Dichtemodulation des Strahls und zu einer kohärenten Anregung
von Synchrotronstrahlung mit ungeheurer Steigerung der Intensität. Dies
nennt man einen \glq{}self amplified spontaneous emission free electron laser\grq{}
(SASE-FEL). Dieses Prinzip wurde erstmals beim DESY im Jahr 2000 bei 
Wellenlängen
von 80--180~nm demonstriert. Die Abb.~\ref{fig-undu} zeigt den dafür
benutzten Undulator im Tunnel des \mbox{VUV-FEL}.  \addbigparskip

\begin{figure}[!ht]%
\begin{center}
\includegraphics[width=\textwidth]{bilder/undulator}%
\caption[undulator]{Der Undulator im Tunnel des VUV-FEL (DESY-Archiv). 
   \index{Undulator} }%
\label{fig-undu}%
\end{center}
\end{figure}


 Mit gängigen Undulatorkonstruktionen liegt die erzeugte Strahlung für
Elektronenenergien um 20~GeV im Röntgengebiet bei 0,1~nm Wellenlänge.
Diese Strahlung hat drei wichtige Eigenschaften: Ihre Wellenlänge ist
einstellbar, die Strahlung kommt in einzelnen Pulsen von $10^{-13}$~s Länge
(dies entspricht 0,03~mm) und sie hat eine Brillanz\footnote{Als \glq{}Brillanz\grq{} 
bezeichnet man die
Strahlungsintensität (Anzahl der Photonen pro Fläche und Zeit) pro 
Raumwinkel und Bandbreiteintervall}, die 100 
 Millionen mal höher als die der besten gegenwärtigen Quellen ist. \addbigparskip

Diese Strahlung macht deshalb eine neue Generation von Experimenten mit der
Synchrotronstrahlung möglich. Besonders wichtig ist die Zeitstruktur, die es
gestattet,  den zeitlichen Ablauf chemischer Prozesse auf atomarer Basis
in großem Detail zu verfolgen. Die große Brillanz bedeutet eine hohe
Photonendichte auf kleinstem Raum. Dies eröffnet neue Möglichkeiten
im Bereich der Molekularbiologie, weil damit extrem kleine Proben von
biologischen Makromolekülen ausreichen, ihre Struktur zu bestimmen. 
Die gleiche Eigenschaft der Strahlung ist weiterhin für Forschung auf
dem Gebiet der Plasmaphysik wichtig, wo Materiezustände untersucht werden
können, wie sie etwa im Zentrum der Sonne vorkommen. Für die Kosten einer
 derartigen Röntgen-Laser-Anlage inklusive eines Labors für die
Untersuchungen mit der erzeugten Strahlung nannte der Plan 530 Mio EUR,
wobei angenommen wird, dass die kollidierenden Linacs ebenfalls gebaut
und für die Lieferung des Elektronenstrahls benutzt werden. \addbigparskip

Der Bericht über das TESLA-Projekt wurde am 23/24 März 2001 in einem 
Kolloquium vorgestellt. 
Mitglieder des Wissenschaftsrats informierten sich
außerdem im Herbst 2001 vor Ort über das Projekt.  \addbigparskip

\section{Was sonst noch geschah}

Eine für die zukünftige Struktur von DESY wichtige Entscheidung hatte
Björn Wiik noch vorbereitet: In der Sitzung des Wissenschaftlichen 
Rats am 28. Mai 1999 trug  das Direktorium den \index{Direktorium}
Wunsch vor, ein weiteres wissenschaftliches Mitglied in das Direktorium
berufen zu können. Dieses Mitglied sollte für die Belange der 
Synchrotronstrahlung zuständig sein. \index{Direktorium}

Der Grund für dieses Anliegen war das 
zunehmende Gewicht der Forschung mit der Synchrotronstrahlung mit ihrer
immer größer werdenden Zahl von Nutzern sowie die Zukunftsplanung des
DESY, in welcher ein Röntgen-SASE-FEL eine große Rolle spielen würde. 
In der DESY-Satzung von 1991 waren ja die
Forschung auf dem Gebiet der Hochenergiephysik und mit der Synchrotronstrahlung
als gleichrangige Aufgaben benannt worden. 

Der Wissenschaftliche Rat stimmte diesem Antrag zu. Dies machte 
 eine Satzungsänderung notwendig, da die alte Satzung die Zahl der
Direktoriumsmitglieder auf maximal fünf beschränkte. Der Verwaltungsrat
bestellte daraufhin in seiner Sitzung am 9.\,12.\,1999 Professor Jochen 
Schneider als
weiteres wissenschaftliches Mitglied des Direktoriums. \index{Schneider}    \addbigparskip

Am 23. Mai 2000 feierte das DESY seinen 40. Geburtstag mit 2400 Teilnehmern vom
DESY und Gästen aus aller Welt, darunter die Bundesministerin für Bildung
und Forschung Edelgard Bulmahn, der polnische Wissenschaftsminister Professor 
Andrzej Wiszniewski, die Hamburger Senatorin für Wissenschaft Krista Sager 
und die Kultusministerin von Schleswig-Holstein Ute Erdsieck-Rave. Professor
Willibald Jentschke, der, fast 90-jährig, ebenfalls teilnahm, wurde mit 
großem Beifall bedacht. \addbigparskip
\index{DESY 40 Jahre} 

Im selben Jahr fand die Weltausstellung EXPO 2000 in Hannover statt, die durch
externe Projekte ergänzt wurde. Die DESY-Ausstellung \glq{}Licht der Zukunft\grq{}
war eines der Hamburger \glq{}Weltweiten Projekte\grq{} der EXPO 2000. 
Sie fand in der neu errichteten 1200 m$^2$ großen Experimentierhalle für
die zukünftigen Experimente mit dem VUV-FEL statt, einem Bauwerk 
 mit ansprechender Architektur.
Neben der Darstellung gegenwärtiger und zukünftiger Forschung am DESY
wurden auch viele amüsante und lehrreiche Exponate zur Physik im allgemeinen
gezeigt, viele der letzteren zum selbst Ausprobieren. Das fand besonderen 
Anklang.
Auch konnten die ersten 100~m des zukünftigen supraleitenden
Linearbeschleunigers für den VUV-FEL mit dem Undulator in seinem Tunnel 
besichtigt werden. Vom 1. Juni bis 31. Oktober 2000 kamen
über 106\,000 Besucher, darunter 450 Schulklassen. \\
% Und es wurde
%kein Eintritt verlangt, dank dem BMBF, das aufgrund eines Antrags von Bjorn 
%Wiik einen Zuschuss genehmigt hatte. \addbigparskip 

Im Jahr darauf,
am 11. März 2001, starb Willibald Jentschke, nachdem er im Dezember 2000
noch seinen 90. Geburtstag bei DESY hatte feiern können. DESY ehrt sein
Andenken durch die \glq{}Jentschke Lectures\grq{}, zu denen jedes Jahr ein prominenter 
Sprecher eingeladen wird. \index{Jentschke} \addbigparskip

Eine wichtige Entscheidung wurde im
 Herbst 2001 durch das DESY-Direktorium vorbereitet und nach Konsultation mit 
den Betroffenen und den 
zuständigen Gremien (Erweiterter Wissenschaftlicher Rat und 
Wissenschaftlicher Ausschuss) im November 2001 getroffen: 
 Der PETRA-Speicherring sollte ab 2006 zu einer dedizierten
Synchrotronstrahlungsquelle \glq{}PETRA III\grq{} umgebaut werden. Dieser Umbau
 sollte den nächsten notwendigen Schritt in der Verbesserung der 
Forschungsbedingungen auf dem
Gebiet der Synchrotronstrahlung darstellen, und war mit den Nutzern und dem
Forschungsbeirat Synchrotronstrahlung abgestimmt. Eine Konsequenz war 
allerdings, dass damit PETRA nur noch bis 2006 als Injektor für
HERA zur Verfügung stehen würde. \index{PETRA III}\index{HERA Ende}

In seiner Sitzung im November 2001 stimmte der Erweiterte Wissenschaftliche Rat
dem Umbau von PETRA zu PETRA III zu. Weiterhin gab der EWR den neuen
Projekten TESLA und XFEL die höchste Priorität. Eine Weiterführung
von HERA nach 2006 sollte nur in Erwägung gezogen werden, wenn bis 2003 sehr
zwingende physikalische Gründe vorliegen würden. Eine solche 
Weiterführung würde den Bau eines neuen Injektors für HERA erfordern;
hierfür wurde in der Sitzung eine Summe von 24 Mio EUR genannt. 

 In der Sitzung des 
Verwaltungsrats am 5.\,12.\,2001 machten die
Vertreter des BMBF unmissverständlich klar, dass für sie ein Ausbau von 
PETRA für
die Synchrotronstrahlung Priorität vor der Weiterführung von HERA 
habe. Eventuelle Investitionsmittel und auch das Personal für eine 
Weiterführung von HERA  müssten anderswoher kommen. 

Diese Haltung, die den Wunsch des BMBF nach einer Verlagerung des
Forschungsschwerpunkts von DESY in Richtung Synchrotronstrahlung 
widerspiegelte, wurde später noch sehr viel deutlicher.
Und so stimmte der
Erweiterte Wissenschaftliche Rat in seiner Sitzung vom 4. Juni 2002  
 der Einstellung des HERA-Betriebs im Jahr 2006 (daraus wurde 2007) zu.

Dieser Beschluss sorgte in Teilen der internationalen Nutzergemeinde von HERA 
für Unruhe. Es bestand ein Interesse, dokumentiert durch spätere
formale Vorschläge, HERA über 2007 hinaus zu nutzen, zumal da
ein wichtiger Programmpunkt, die Elektron-Deuteron-Streuung, sonst unerledigt  
bleiben
würde. Somit bestände auf absehbare Zeit keine Aussicht, die 
Strukturfunktion des Neutrons als Gegenstück zum Proton zu messen. 

Auf der anderen Seite würde PETRA III 
eine der besten Quellen für Synchrotronstrahlung auf der Welt sein (siehe
Abschnitt 17.5), und damit DESYs Stellung als eine der führenden 
Einrichtungen für die Forschung auf dem Gebiet der Synchrotronstrahlung 
festigen.

Dem DESY-Direktorium entging auch nicht die Tatsache, dass sich das Interesse
vieler der am HERA-Speicherring arbeitenden auswärtigen Physiker mehr und 
mehr dem
am CERN im Bau befindlichen LHC zuwandte. Und so musste es einen möglichst
erträglichen Kompromiss finden. Zum Zeitpunkt der Entscheidung war
auch nicht bekannt, dass sich der LHC in seiner Fertigstellung 
verspäten würde. \addbigparskip 

Um beide Nutzergemeinden zu
befriedigen, würde ein neuer Injektor für HERA gebaut und
auch die personellen Resourcen dafür gefunden werden müssen.
Zur wissenschaftlichen Begründung für einen Vorstoß in dieser Richtung 
arbeiteten
 internationale Gruppen von Physikern zwei Absichtserklärungen für die 
Weiterführung
der HERA-Physik aus. Die eine schlug den Bau eines neuen Detektors zum Studium
der QCD vor, die andere die Messung der Elektron-Deuteron-Streuung mit
dem H1-Detektor. Diese Absichtserklärungen wurden in einer Sitzung des 
\glq{}Physics Research 
Committee\grq{} unter dem Vorsitz von L. Rolandi (CERN) am 7/8. Mai 2003 begutachtet
und in ihrer Priorität hinter die übrigen Aktivitäten von DESY,  zu denen
 auch die Weiterentwicklung der Linearcollider-Planung gehörte, eingestuft.
 Verständlich, 
dass es unter diesen Umständen unrealistisch war, die benötigten Mittel
für die Fortführung von HERA herbeizaubern zu wollen. \addbigparskip

Ein weiteres für die Zukunft von DESY wichtiges Ereignis war die
Gründung der \glqq{}Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren\grqq{} (HGF) 
\index{Helmholtz-Gemeinschaft HGF} in einer Mitgliederversammlung am 12. 
September 2001. 
Die HGF war hervorgegangen aus der AGF, der \glq{}Arbeitsgemeinschaft der 
Großforschungseinrichtungen\grq{}.
Das DESY wurde zusammen mit 14 anderen Großforschungseinrichtungen Mitglied 
dieser Gemeinschaft. 

Dagegen hatte der Wissenschaftliche Rat in seiner Sitzung vom 
1.\,6.\,2001 Bedenken erhoben.
Diese gründeten sich auf die Sonderrolle von DESY mit seiner starken
internationalen Verflechtung, auf den
 Aufwand eines weiteren, durch die Mitgliedschaft in der HGF implizierten 
Begutachtungsverfahrens und auf die 
Reibungsverluste durch die zusätzliche Bürokratie.
 Dem DESY wurde jedoch vom BMBF sehr deutlich 
bedeutet, dass es beitreten solle. 

Dieser Beitritt sollte weitreichende Konsequenzen nach sich ziehen, da für 
die
Genehmigung von größeren und nun auch nicht so großen wissenschaftlichen
Projekten eine neue Entscheidungsebene zwischen das DESY und das BMBF geschoben
wurde, mit einem neuen vornehmen administrativen Überbau, getreu dem 
Bestreben
der Regierung, die ausufernde Bürokratie einzudämmen. Damit verbunden war 
die Umstellung von einer institutionellen zu
einer projektorientierten Förderung. DESY rangierte dabei unter dem Thema 
\glq{}Struktur der
Materie\grq{}. Die Konsequenzen von all dem sollten sich erst noch herausstellen.
Die angestrebte vertiefte Zusammenarbeit
zwischen den Zentren der Helmholtz-Gemeinschaft -- von DESY ohnehin seit
längerem praktiziert -- hätte man auch mit weniger
bürokrati\-schem Aufwand erreichen können. \addbigparskip 

Auch in der internen Struktur des DESY gab es Änderungen.
Im Jahr 2002 beschloss das Direktorium,
 den Bereich Z, \glq{}technische Infrastruktur\grq{}, ab
 2003 nicht weiterzuführen und die Position des zuständigen
Direktoriumsmitglieds zu streichen. 
Zu dem Z-Bereich
gehörten die Informationstechnik mit dem Rechenzentrum, die
Sicherheitsdienste, das Bauwesen, die Gruppe Beschleuniger- und
Experimenteaufbau, die Elektronik- und die
mechanischen Werkstätten. Diese Dienste wurden auf die verbleibenden 
Bereiche Forschung, Beschleuniger und Verwaltung aufgeteilt, unter dem
Stichwort \glq{}Synergien\grq{}. Die praktische Arbeit im Direktorium hatte eine
solche Lösung nahegelegt. \index{Direktorium}
 Diese Umstrukturierung führte unter der Belegschaft zu einiger Unruhe, 
jedoch lief die Aktion schließlich in geregelten Bahnen ab.  \addbigparskip

\section{Die TESLA/XFEL-Entscheidung}

Ein für die Zukunft DESYs entscheidendes Ereignis war die Bekanntgabe der
 Empfehlung des Wissenschaftsrats zum TESLA-Projekt am 18. November 2002. Der 
Wissenschaftsrat
\index{Wissenschaftsrat}
hat die Aufgabe, die Bundesregierung und die Länder zur Entwicklung
der Hochschulen, der Wissenschaft und der Forschung zu beraten. Seine
Wissenschaftliche Kommission hat 32 Mitglieder, davon 24 Wissenschaftler
quer durch die Fakultäten und 8 anerkannte Persönlichkeiten des
öffentlichen Lebens, viele davon aus der Industrie.
Die Aufgabe des Wissenschaftsrats unter dem Vorsitz von Karl Max
Einhäupl, Professor für Neurologie an der Humboldt-Universität Berlin,
bestand in diesem Fall in der Begutachtung von neun Großvorhaben der 
Forschung. Dazu gehörten die Zukunftsprojekte des DESY. \addbigparskip

In der Empfehlung vom 18.\,11.\,2002 wurden
zwei der neun Großvorhaben  ohne Auf"|lagen zur Förderung
empfohlen: Ein Laboratorium für gepulste sehr hohe Magnetfelder und ein
Forschungsflugzeug für die Atmosphärenforschung und Erdbeobachtung. 
Drei weitere wurden mit Auf"|lagen zur Förderung empfohlen, dazu gehörten
die vom DESY vorgeschlagenen Projekte TESLA-Linearcollider und XFEL.
\index{TESLA Linearcollider}\index{XFEL} \addbigparskip

Zum TESLA-Linearcollider heißt
es: \glqq{}Die mit dem Linearcollider TESLA zu bearbeitenden wissenschaftlichen
Fragestellungen lassen nach Auffassung des Wissenschaftsrats einen besonders 
hohen Wissensgewinn in fundamentalen Fragestellungen des Mikro- und Makrokosmos
erwarten\ldots
Der Wissenschaftsrat bittet den Bund, nach Vorlage des hinsichtlich
 der internationalen Finanzierung und der internationalen Kooperation 
konkretisierten Projektvorschlags möglichst bald die verbindliche Zusage 
einer deutschen Beteiligung zu erbringen\ldots\grqq{}. 

Zum TESLA-XFEL schreibt der
Wissenschaftsrat: \glqq{}Aufgrund der hohen Leucht\-stärke und zeitlichen 
Auflösung des XFEL ist für viele Gebiete \ldots eine neue Qualität von 
Experimenten zu erwarten. \ldots Deshalb  bittet der Wissenschaftsrat den Bund,
 nach Vorlage des überarbeiteten Projektvorschlags möglichst bald die
verbindliche Zusage einer deutschen Beteiligung zu erbringen.\grqq{}

Eine gemeinsame Realisierung des TESLA-Linearcolliders und des XFEL hielt der
Wissenschaftsrat zwar für finanziell sinnvoll, gab aber zu bedenken,
dass eine Entkopplung der beiden Projekte mehr Flexibilität gewähren 
würde.
In der Tat hatte das DESY-Direktorium, veranlasst durch Diskussionen
mit Mitgliedern des Wissenschaftsrats, eine Studie zur Entkopplung der beiden 
Projekte erstellt. \addbigparskip

Als drittes Projekt in dieser Kategorie rangierte in der Empfehlung des
Wissenschaftsrats eine Beschleunigeranlage 
zur Erzeugung energetischer Ionenstrahlung, das Zukunftsprojekt \glqq{}FAIR\grqq{} der 
GSI (Gesellschaft für Schwerionenforschung) in Darmstadt. \index{GSI}
Für die übrigen Groß\-vorhaben wurde eine Förderempfehlung \glqq{}zum 
gegenwärtigen Zeitpunkt\grqq{} nicht ausgesprochen. \addbigparskip

Diese Empfehlung war ein großer, zukunftsweisender Erfolg für das DESY. Er 
war die Frucht der jahrelangen soliden und innovativen Arbeit der
TESLA-Kollaboration, begonnen mit der Vision und unter der Initiative von
Björn Wiik. \addbigparskip

Dies war aber auch schon das Ende der guten Nachrichten. Es kam nach 
Bekanntgabe der Empfehlung zu einem Eklat, indem einige Mitglieder der 
Kommission öffentlich ihrem eigenen Beschluss der Ablehnung des Baus einer 
Europäischen Spallations-Neutronenquelle (ESS) widersprachen. Dies war nicht 
dazu angetan, der Stimme der Wissenschaft bei wissenschaftspolitischen 
Entscheidungen das angemessene Gewicht zu erhalten. \addbigparskip

Auf die Empfehlung des Wissenschaftsrats vom November 2002 hin folgte am
 5. Februar 2003 die Bekanntgabe der Entscheidungen des BMBF zum Bau 
künftiger
Großforschungsgeräte. \index{TESLA Entscheidung} Die für das 
DESY wichtigste Entscheidung 
war die Bereitschaft zum Bau des Röntgenlasers XFEL als 
europäisches Projekt beim DESY. Deutschland würde die Hälfte (später
wurden daraus 60 \% und dann später noch mehr) der Baukosten von etwa 1000 
Mio EUR beitragen.
Die Mehrkosten im Vergleich zum Voranschlag des \glq{}Technical Design Report\grq{} 
erklärten sich
zum größten Teil aus der Tatsache, dass das Projekt nach der Entkopplung
vom TESLA-Linearcollider nun auch die Kosten für den Linearbeschleuniger 
abdecken musste. \addbigparskip 

Weiterhin würde das BMBF Mittel in Höhe von 225 Mio EUR für
den Umbau von PETRA ab 2007 in eine dedizierte Quelle von Synchrotronstrahlung
(PETRA III) bereitstellen. \index{PETRA III} 

Aufgrund der Entscheidung vom November 2001, den Speicherring PETRA ab Mitte 
2007 in eine
Synchrotronstrahlungsquelle umzubauen, war 2002 mit detaillierten
Designstudien dieser neuen Quelle begonnen worden, die Anfang
2004 abgeschlossen \cite{PET04} pünktlich zur Genehmigung des Projekts 
durch das BMBF vorlagen.
Der Umbau sieht eine neue 280~m lange Experimentierhalle vor, die
Raum für 14 Strahlführungen mit bis zu 30 Experimentierstationen bieten
wird. Entscheidend ist dabei die Einführung von Undulatoren anstelle von 
Wigglern. Die Undulatoren von PETRA III liefern durch
kohärente Anfachung von Synchrotronstrahlung eine
Brillanz im Röntgengebiet, die 100\,000 mal größer als die von
DORIS sein und alles bisher dagewesene übertreffen
 wird. Entsprechend groß war das Interesse der
Synchrotronstrahlungs-Nutzer an diesen neuen Möglichkeiten. Das zeigte z.\,B. 
die  Tatsache, dass das EMBL eine erhebliche Verstärkung seiner Aktivitäten
am DESY beschloss. Die Abb.~\ref{fig-pet3},
entnommen dem Projektbericht \cite{PET04},
zeigt den Vergleich verschieder existierender und geplanter Strahlungsquellen.
\addbigparskip
\index{SLAC LCLS}

\begin{figure}[!t]%
%\begin{center}
\includegraphics[width=.7\textwidth]{bilder/petra33-ps}%
\caption[PETRA III]{Mittlere Brillanz verschiedener gegenwärtiger und
geplanter Quellen von Synchrotronstrahlung: DORIS III; Quellen der 3.Generation
 mit den Zahlen 1: BESSY II, 2: ALS Advanced Light Source, USA, 3: Diamond 
Light Source England, 4: ESRF 
(European Synchrotron Radiation Facility). Daneben sind PETRA III, 
 die geplante Elektron-Laser-Anlage am SLAC (LCLS) und der XFEL eingetragen 
 (\cite{PET04}).}%
\label{fig-pet3}%
%\end{center}
\end{figure}

 Bezüglich des TESLA-Linearcolliders lautete die Entscheidung des BMBF wie
 folgt: \glqq{}Die Bundesregierung sieht sich gegenwärtig nicht in der Lage, 
einen deutschen Standort
für diese Maschine anzubieten\grqq{}. Als Grund nannte Bundesministerin Bulmahn,
dass diese Maschine in einer weltweiten Kollaboration gebaut und betrieben 
werden solle und erst
internationale Entwicklungen abgewartet werden müssten. \addbigparskip 
\index{TESLA Entscheidung}

In einer
ursprünglichen Fassung des Ministeriumsbeschlusses sollte dem DESY sogar die 
Mitarbeit an der weiteren Vorbereitung des Linearcollider-Projekts verboten
 und es damit von der Weiterentwicklung der Hochenergiephysik
ausgeschlossen werden. Erst nach
einer energischen Intervention von Albrecht Wagner und wohl auch deswegen, 
weil dieser Teil des Beschlusses der Empfehlung des Wisenschaftsrats direkt
zuwiderlief, wurde DESY zugestanden, die Planung dieser Maschine und der 
zugehörigen Detektoren im
internationalen Kontext weiterzuführen, um auch in Zukunft ein starker 
Partner in dem Projekt zu bleiben. \addbigparskip
\index{Wagner}

Angesichts der Größe des TESLA-Linearcolliders (das teuerste der 
vorgeschlagenen Projekte), was auch die Frage der Abstimmung mit CERN
aufwarf, erscheint das vorsichtige Taktieren des BMBF vielleicht 
verständlich.  Auf jeden Fall hatte das DESY eine weit in die Zukunft
reichende Perspektive erhalten. Die Forschung mit der Synchrotronstrahlung
würde dabei den Schwerpunkt bilden. Es war die Kombination der 
vielfältigen,
 auch für praktische Anwendungen relevanten Möglichkeiten dieses 
Forschungsgebiets zusammen mit der neuen Dimension, die der XFEL erschloss,
 die ein überzeugendes Programm versprach. \addbigparskip

Die Umsetzung der Beschlüsse wurde umgehend in Angriff genommen.
 Für den XFEL wurde eine neue Trasse vorgeschlagen. Sie soll 
mit einer Länge von 3,3~km vom DESY-Gelände ausgehend bis nach Schenefeld
knapp über die Grenze von Hamburg nach Schleswig-Holstein reichen, wo das 
neue große
Labor für Synchrotronstrahlung entstehen soll. Die Abb.~\ref{fig-xfel}
zeigt den Verlauf der geplanten Trasse. 
 Die Bundesländer Hamburg und \index{XFEL Trasse}
Schleswig-Holstein bereiteten dazu einen Staatsvertrag vor, der auch die 
Einleitung eines Planfeststellungsverfahrens beinhalten würde. \addbigparskip 

Der vorläufige Entwurf sieht zur 
Erzeugung
der Synchrotronstrahlung einen supraleitenden Linearbeschleuniger von
20~GeV vor. Der geplante Beschleunigungsgradient beträgt 23,6~MV/m, die
Maschine soll mit 10~Hz Wiederholfrequenz laufen und Pulse von 80~fs Dauer\footnote{1~fs ($10^{-15}$ s) entspricht
einem Lichtlaufweg von 0,3~\textmu m Länge} mit jeweils rund
 $10^{10}$ Elektronen liefern.  \addbigparskip

\begin{figure}[!h]
\begin{center}
\includegraphics[width=\textwidth]{bilder/xfel}%
\caption[xfel]{Die geplante Trasse des XFEL (DESY-Archiv).}%
\label{fig-xfel}%
\end{center}
\end{figure}


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%%% End: 
