Das Paul Scherrer Institut PSI entwickelt, baut und betreibt grosse und komplexe Forschungsanlagen und stellt sie der nationalen und internationalen Forschungsgemeinde zur Verfügung. Eigene Forschungsschwerpunkte sind Materie und Material, Energie und Umwelt sowie Mensch und Gesundheit. Insgesamt beschäftigt das PSI 2100 Mitarbeitende und ist damit das grösste Forschungsinstitut der Schweiz. Das PSI ist Teil des ETH-Bereichs, dem auch die ETH Zürich und die ETH Lausanne angehören sowie die Forschungsinstitute Eawag, Empa und WSL.
Zukunftspläne
Um die internationale Spitzenposition des Instituts beizubehalten, hat Christian Rüegg schon Pläne: So soll die Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS am PSI ein Upgrade erhalten, damit sie auch in zehn Jahren noch genauso wie heute zu den besten Anlagen ihrer Art gehört. Dazu soll die Fokussierung des Röntgenlichts, das in der Anlage produziert wird, bis zu 40-fach verbessert werden. So schrumpft durch das Upgrade der Durchmesser des Röntgenstrahls und dies ermöglicht den Forschenden an der SLS einen noch viel schärferen Blick in Materialien zu werfen, um sie auf ihre Eigenschaften zu untersuchen. Das so gewonnene Wissen kann dann für die Entwicklung neuer Technologien oder Medikamente verwendet werden. So steht die SLS auch in der aktuellen Situation Forschenden für das Bestimmen von Molekül- und Proteinstrukturen des Corona-Virus zur Verfügung.
Historische Rätsel entschlüsseln
An der Spallations-Neutronenquelle SINQ des PSI werden ebenfalls neue Materialien untersucht. Besonders interessant ist dabei, dass man mit den Neutronen gut durch Metalle schauen kann, was mit Röntgenlicht sehr schwierig ist. Das hilft beispielsweise bei der Entwicklung neuer Materialien oder unterstützt Archäologen bei der Entschlüsselung historischer Rätsel. An der SINQ wird gerade die Neutronenoptik erneuert, die die Neutronen von der Spallationsquelle zu den Instrumenten führt, an denen die Experimente stattfinden. Das nächste Ziel ist die Erneuerung dieser Instrumente selbst. Insgesamt vier davon werden mit neuester Technik versehen, die von den Forschenden am PSI selbst und in internationaler Zusammenarbeit entwickelt wird.
Zur weltweit führenden Messanlage
Auch für die neueste Grossforschungsanlage des PSI, den SwissFEL, hat der neue PSI-Direktor ehrgeizige Pläne. «Frisch in Betrieb gegangen dauert es erfahrungsgemäss etwa acht Jahre, bis eine komplexe Forschungsanlage zu ihrer vollen Reife ausgebaut ist. In dieser Zeit wird sich der SwissFEL zu einer weltweit führenden Messeinrichtung für die Erforschung ultraschnell ablaufender Vorgänge entwickeln», ist Rüegg überzeugt. Und zwar für Veränderungen, die auf der Ebene einzelner Moleküle oder gar Atome so schnell ablaufen, dass man sie bisher nicht beobachten konnte. Dadurch ist es dann möglich, nicht nur den Vorher- und Nachherzustand eines Vorgangs zu beobachten, sondern auch den Moment der Veränderung selbst, zum Beispiel während einer chemischen Reaktion. Die Forschenden verwenden dazu den Begriff «Nichtgleichgewichtszustand». Wenn man genau versteht, was in diesem Zustand passiert, kann man dieses Wissen zum Beispiel für die Schaffung neuer pharmazeutischer Wirkstoffe nutzen.
Leben erleichtern und retten
Zusammenfassend stellt sich für den neuen Direktor die grosse Bandbreite der am PSI erforschten Themen so dar: «Mithilfe der weltweit einzigartigen Kombination von extrem leistungsfähigen Grossforschungsanlagen und dem gebündelten Knowhow unserer Forschenden, Ingenieurinnen, Technikern und Lernenden erzielen wir einerseits neue Erkenntnisse in der Grundlagenforschung, andererseits kann man damit auch Anwendungen entwickeln, die vielen Menschen das Leben erleichtern oder sogar retten.» So hilft das PSI beispielsweise Batterien effizienter zu machen, neuartige Behandlungsmethoden in der Protonen- oder Radionuklidtherapie für Krebspatienten zu finden sowie Nanoroboter zu konstruieren, die sich über Magnetfelder steuern lassen. In der Grundlagenforschung leistet das Institut beispielsweise Pionierarbeit bei der Entschlüsselung der quantenmechanischen Eigenschaften von magnetischen Materialien oder der Aufklärung des grundsätzlichen Aufbaus von Materie.
