Warum Prof. Mirijam Zobel für ihre Forschung Neutronen braucht und sich für eine neuartige Neutronenquelle starkmacht

Dieser Artikel ist Teil der effzett 2/2025. Die Fragen stellte Frank Frick.

After completing your studies in chemical and bioengineering, you mainly used X-rays in your research. Why are you involved as chairperson of the Research with Neutrons Committee?

Mirijam Zobel: Nach meiner Promotion stellte ich fest, dass Neutronen Einblicke in Materialien und Prozesse bieten, die weder Röntgenstrahlung noch spektroskopische Methoden liefern können. Neutronen sind in vielen Fachgebieten unverzichtbar – auch in meiner Forschung. So erforschen wir an der RWTH Aachen, wie sich Wassermoleküle auf den Oberflächen von Nanopartikeln bewegen. Diese Bewegungen beeinflussen die Eigenschaften und das Verhalten der Nanomaterialien. Ohne Neutronen können wir das nicht untersuchen. Doch die Messmöglichkeiten sind stark begrenzt, weil es zu wenige Neutronenquellen gibt. Also habe ich mich entschieden, auch forschungspolitisch aktiv zu werden, um diese unbefriedigende Situation zu ändern.

In Jülich leiten Sie das Jülich Centre for Neutron Science (JCNS-3), das Neutronen für die Energieforschung einsetzt. Welche besonderen Eigenschaften von Neutronen nutzt Ihr Team dabei aus?

Neutronen machen leichte Elemente wie Lithium und Wasserstoff sowie deren Bewegungen besonders gut sichtbar. Wir benötigen sie, um beispielsweise Lithium in Batterien oder Wasserstoff in Brennstoffzellen zu beobachten. Gerade mit Blick auf eine künftige Wasserstoffwirtschaft gibt es sehr viele Materialien, für deren Untersuchung wir auf Neutronen angewiesen sind.

In Schweden entsteht gerade mit der European Spallation Source (ESS) die weltweit leistungsstärkste Neutronenquelle. Kann sie den Neutronenmangel beheben?

Nein. Die ESS ist eine Spitzenanlage für Forschung, die an keiner anderen Neutronenquelle möglich ist. Forscher:innen aus Deutschland werden nur sehr wenige Messmöglichkeiten bekommen, weil sie mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Europa und der Welt um die knappe Messzeit konkurrieren. Wir brauchen zusätzlich nationale Neutronenquellen, um die vielfältigen wissenschaftlichen Fragestellungen aus Wissenschaft und Industrie beantworten zu können.

Sie wollen den Neutronenmangel nicht durch den Bau herkömmlicher Quellen beheben, sondern setzen auf die neuartige High Brilliance neutron Source I (HBS-I). Warum? 

An der HBS-I lässt sich ein besonders großer Anteil der erzeugten Neutronen für Experimente nutzen. Das ermöglicht eine kompakte Bauweise und vergleichsweise geringe Investitions- und Betriebskosten. Anders als Forschungsreaktoren kommt die HBS-I ohne nukleare Brennstoffe aus. Das erleichtert auch den Zugang zu den Messinstrumenten – wichtig insbesondere für die Industrie. Aufgrund des modularen Aufbaus der HBS-I lassen sich bei Wartungs- und Reparaturarbeiten einzelne Teile austauschen, ohne den Betrieb lange zu unterbrechen. Hinzu kommt, dass der besonders schmale Neutronenstrahl es erlaubt, bereits sehr kleine Probemengen zu untersuchen.