In der Wissenschaftsstadt Koltsovo bei Nowosibirsk nähern sich Ingenieure der Endphase der Inbetriebnahme der Sibirischen Ringphotonenquelle, bekannt als SKIF. Der 3-GeV-Beschleuniger ist darauf ausgelegt, extrem helle und kohärente Röntgenstrahlen für Forschungszwecke zu erzeugen, die von neuen Medikamenten und Batterien bis hin zu Metallurgie, Mikroelektronik und fortschrittlichen Baumaterialien reichen.
Bis Mai 2026 war der Komplex Berichten zufolge zu 99,7 % physisch fertiggestellt. Bis Juli arbeitete das Injektorsystem – bestehend aus einem Linearbeschleuniger und einem Booster-Synchrotron – stabil, während ein 3-GeV-Elektronenstrahl erfolgreich den Transferkanal zum Hauptspeicherring durchlief. Erste wissenschaftliche Experimente sind offiziell für den Herbst 2026 geplant, obwohl eine stabile Routinezirkulation im Speicherring und der volle Nutzerbetrieb noch nicht öffentlich bestätigt wurden.
Was SKIF besonders bedeutend macht, ist seine Klassifizierung als Synchrotron der vierten Generation. Der entscheidende Parameter ist dabei nicht einfach die Energie, sondern die außergewöhnlich geringe Größe und Divergenz des Elektronenstrahls. Die natürliche horizontale Emittanz von SKIF liegt bei etwa 72–75 Pikometer-Radiant, womit es technologisch in einer Reihe mit Anlagen wie dem ESRF-EBS in Frankreich, dem MAX IV in Schweden und dem modernisierten APS in den Vereinigten Staaten steht.
Je geringer die Emittanz ist, desto schmaler und präziser gesteuert wird der Elektronenstrahl. Dies wiederum erzeugt Röntgenstrahlen mit weitaus größerer Helligkeit und Kohärenz, was es Wissenschaftlern ermöglicht, Strukturen zu untersuchen, die herkömmliche Laborinstrumente nicht auflösen können.
Der Hauptspeicherring von SKIF hat einen Umfang von etwa 476 Metern. Die Elektronen werden ihn etwa 630.000 Mal pro Sekunde umkreisen und sich dabei nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegen. Ein 357-MHz-Hochfrequenzsystem hält die Elektronenpakete (Bunches) organisiert, während Ablenkmagnete und spezielle Insertion Devices eine leistungsstarke Synchrotronstrahlung erzeugen.
Eine besonders fortschrittliche Komponente ist ein supraleitender Undulator mit einer magnetischen Periode von nur 15,6 Millimetern, der mit einem Feld von etwa 1,2 Tesla arbeitet. Solche Geräte zwingen den Elektronenstrahl zu schnellen Oszillationen und erzeugen so extrem intensive, konzentrierte Röntgenstrahlen.
Die ersten Experimentierstationen verdeutlichen das Ausmaß der wissenschaftlichen Ambitionen von SKIF. Die geplanten Beamlines werden Mikrofokus-Röntgenanalyse, Strukturdiagnostik, schnelle Prozesse, Röntgenabsorptionsspektroskopie, magnetischen Dichroismus, Hartröntgen-Imaging und die Erforschung elektronischer Strukturen abdecken. Die Photonenenergien an den verschiedenen Stationen sollen voraussichtlich im Bereich von etwa 0,01 bis 200 keV liegen.
Dies wird es Forschern ermöglichen, Katalysatoren in Echtzeit bei der Arbeit zuzusehen, die dreidimensionale Struktur von Proteinen für die Arzneimittelentwicklung zu bestimmen, mikroskopische Risse und Spannungen im Inneren von Metallen zu untersuchen, Batterien während des Lade- und Entladevorgangs zu analysieren, Halbleitergrenzflächen zu prüfen und dichte Materialien abzubilden, ohne sie zu zerteilen.
Letztendlich wurde SKIF so konzipiert, dass es bis zu 30 experimentelle Beamlines aufnehmen kann, darunter 14 auf Basis von Insertion Devices und 16, die die Strahlung von Ablenkmagneten nutzen. Die erste Phase konzentrierte sich ursprünglich auf sechs Hauptstationen, während zusätzlich eine pädagogische Beamline für Ausbildungszwecke installiert wurde.
Das Projekt hat eine weitere Bedeutung gewonnen, seit die westliche wissenschaftliche Zusammenarbeit mit Russland nach 2022 stark reduziert wurde. Komponenten, die ursprünglich von europäischen Lieferanten erwartet wurden, sind zunehmend durch in Russland entwickelte Magnete, Vakuumausrüstung, Elektronik, Detektoren und Röntgeninstrumente ersetzt worden. Im Jahr 2025 wurde ein gemeinsames russisch-belarussisches Synchrotronlabor eingerichtet, während russische Wissenschaftler weiterhin technische Kontakte zu asiatischen Einrichtungen pflegen, einschließlich der Synchrotronarbeit in China.
Die Russische Akademie der Wissenschaften bezifferte die revidierten Projektkosten zuvor auf rund 47 Milliarden Rubel, wobei eine endgültige Aufschlüsselung der Gesamtausgaben für 2026 noch nicht öffentlich erfolgt ist.
Der eigentliche Test für SKIF wird jedoch erst nach dem „First Light“ kommen. Die Erzeugung von Synchrotronstrahlung beweist lediglich, dass der Beschleuniger funktioniert. Diese Strahlung in Tausende von zuverlässigen Experimenten für Wissenschaft, Universitäten und Industrie zu verwandeln, wird darüber entscheiden, ob SKIF zu einem der bedeutendsten wissenschaftlichen Zentren der eurasischen Region wird.
