Zwei Radfahrer mit Bauhelmen radeln durch die beste Kamera der Welt. Künftig sollen hier, 36 Meter unter Hamburg, Fotos und Filme von winzigen atomaren Details und extrem schnellen chemischen Reaktionen entstehen. 27.000-mal pro Sekunde, 1,6 Millionen Mal pro Minute, werden laserartige Röntgenblitze durch ein 5,8 Kilometer langes Tunnelsystem zucken. Es klingt nach Science-Fiction. Doch jetzt rattert erst einmal ein ziemlich irdischer Gabelstapler den Radfahrern entgegen, beladen mit einer profanen Betonplatte.

Willkommen auf Hamburgs größter Baustelle: Von Hamburg-Bahrenfeld läuft sie unter Osdorf hindurch und endet im schleswig-holsteinischen Schenefeld. Mehr als eine Milliarde Euro wird hier für das Projekt mit dem sperrigen Namen "European XFEL" ausgegeben. Doch anders als die bekannteste Hamburger Baustelle, die Elbphilharmonie, gerät der XFEL selten in die Schlagzeilen. Dabei hätte es durchaus Anlässe gegeben:

Der Preis – 2003 war die Rede von 673 Millionen Euro Investitionskosten, 2005 sollte XFEL 908 Millionen kosten, aktuell sind es fast 1,2 Milliarden.

Die Projektzeit – ursprünglich sollte das Tunnelsystem im Jahr 2012 den Betrieb aufnehmen, bei Baubeginn hieß es dann 2014, nun wird es mindestens bis Dezember 2016 dauern.

Die Proteste – in Osdorf beschwerten sich Anwohner über vibrierende Scheiben, Erschütterungen und Dauerlärm. Eine Diesellok ratterte unter ihren Häusern, transportierte Abraum hinaus und riesige Bauelemente hinein. Zweimal senkte sich sogar der Boden ab, einmal entstand ein 15 Quadratmeter großes Loch auf einer Pferdekoppel.

Dass die Kritik verhalten blieb, dürfte wohl daran liegen, dass für den XFEL neben Hamburg und Schleswig-Holstein auch der Bund, Russland und neun weitere internationale Partner Geld aufwenden. Und es dürfte daran liegen, dass sich den meisten Hamburgern zwar sofort erschließt, dass die Elbphilharmonie einmal ein Konzerthaus wird – aber XFEL, was ist denn das, bitte?

Wer das wissen will, muss Bernd Ebeling fragen. Der große Mann mit den dichten, dunklen Augenbrauen leitet die Öffentlichkeitsarbeit bei XFEL. Er wählt seine Worte mit Bedacht und kann komplexe Zusammenhänge in kurze Sätze fassen. Besuchern zeigt er bunte Schautafeln. Dann führt er sie durch das Labyrinth an unterirdischen Röhren – natürlich mit dem Fahrrad.

XFEL steht für "X-Ray Free Electron Laser", meist Röntgenlaser genannt. Im Prinzip, sagt Ebeling, besteht die Anlage aus drei Teilen:

In einem 1,7 Kilometer langen Teilchenbeschleuniger werden zunächst Elektronen nahezu auf Lichtgeschwindigkeit gebracht und gewinnen dabei eine hohe Energie.

Anschließend werden die Teilchen mit starken Magneten auf einen Slalomkurs gelenkt, wobei sie in jeder Kurve Tausende ultrakurze laserartige Röntgenblitze aussenden.

Die Laserblitze werden schließlich zu einem extrem starken Laserpuls gebündelt, der weitere 700 Meter durch die Versuchsanlage schießt.

Dieser Laserstrahl trifft in einer Experimentierhalle auf Proben wie Viren und Enzyme. Dank dieser ultrakurzen, superhellen Lichtblitze – zehn Trilliarden Mal heller als die Sonne – können extrem schnelle Vorgänge fotografiert und filmisch dargestellt werden, etwa das Zerbrechen oder Entstehen von Molekülen. Auch 3-D-Bilder von Details im Nanobereich, also einem Millionstel Millimeter, sind möglich.

Forscher bekommen dadurch ganz neue Einblicke: Der Direktor des European XFEL, Massimo Altarelli, schwärmt bereits von einer "Live-Berichterstattung über atomare Prozesse", einer "Reportage aus dem Nano-Kosmos". Man könne so womöglich passgenaue Medikamente herstellen, wenn der Röntgenlaser Eiweißstrukturen besser erkennbar mache.

Schon 1976 war Altarelli in Hamburg, damals am Desy, dem Deutschen Elektronen-Synchrotron, das nun führend als Gesellschafter am XFEL beteiligt ist. Schon damals war er von der Röntgenstrahlung fasziniert, doch damit war er ein Außenseiter. Es war die große Zeit der Elementarteilchenphysik, wie sie heute noch am Genfer Cern betrieben wird: Teilchen werden beschleunigt und auf andere Teilchen geschossen, um aus den Kollisionen Rückschlüsse auf den Aufbau der Materie zu ziehen. "Die dabei freigesetzte Röntgenstrahlung war nur ein Abfallprodukt", sagt Altarelli. Wer daran forschte, habe gewissermaßen als "Parasit" gegolten. "Aber", fügt er hinzu, "Parasiten leben lange."