Krebstherapie mit Ionenstrahlen

Published on October 27, 2016

Wie funktioniert ein TeilchenbeschleunigerI. Wie funktioniert ein Teilchenbeschleuniger?
Der Physiker Jens Stadlmann entwickelt Beschleuniger bei GSI, dem Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt. Hier steht ein Teilchenbeschleuniger mit ganz besonderen Fähigkeiten.

Wie findet man neue Elemente?

II. Wie entdeckt man neue Elemente?
Der Physiker Sigurd Hofmann zeigt, wie man mit einem Beschleuniger neue chemische Elemente finden kann, die es so vielleicht nur im Labor geben kann.

III. Sternenstaub aus der Supernova
Das Leben auf unserer Erde basiert auf rund 90 Elementen. Fast alle Elemente sind einmal im Inneren von Sternen und bei Sternexplosionen, sogenannten Supernovae entstanden. Was dabei in Sternen auf atomarer Ebene geschieht, will der Physiker Karlheinz Langanke in Damstadt herausfinden..

IV. Neutronensterne und das Quark-Gluon-Plasma
In den sogenannten Neutronensternen vermutet die Wissenschaft eine exotische Suppe aus Atombausteinen: Ein Quark-Gluon-Plasma. Um dieses Phänomen zu verstehen, schafft die Physikerin Tetyana Galatyuk, bei GSI im Labor Bedingungen wie in einem Neutronenstern.

V. Quarks und Glueballs: Warum sind wir so schwer wie wir sind?
Die Professorin Concettina Sfienti widmet sich einer Frage, die sich zunächst trivial anhört: Warum ist ein Apfel eigentlich um die 150 Gramm schwer und nicht viel leichter?

Schwerionenforschung Teil 6: Der Physiker Robert Kaderka zeigt uns, wie man mit Schwerionen aus einem Beschleuniger Hirntumore zerstören kann. Das können bisher nur wenige Zentren weltweit. Kaderka arbeitet nun daran, das Verfahren auf mehr Krebsarten auszudehnen.

Wie funktioniert ein Teilschenbeschleuniger?

model_of_gsi_helmholtzzentrum_fur_schwerionenforschungEin Teilchenbeschleuniger ist ein Gerät, in dem elektrisch geladene Teilchen (z. B. Elementarteilchen, Atomkerne, ionisierte Atome oder Moleküle) durch elektrische Felder auf große Geschwindigkeiten beschleunigt werden. Im Innenraum des Beschleunigers muss Vakuum herrschen. Die physikalischen Gesetzmäßigkeiten und Funktionsweisen der verschiedenen Teilchenbeschleunigertypen beschreibt die Beschleunigerphysik.

Je nach Teilchenart und Beschleunigertyp können die beschleunigten Teilchen annähernd Lichtgeschwindigkeit erreichen. Ihre Bewegungsenergie (kinetische Energie) beträgt dann ein Vielfaches ihrer eigenen Ruheenergie. In diesen Fällen beschreibt die Spezielle Relativitätstheorie die Teilchenbewegung.

Die größten Beschleunigeranlagen werden in der Grundlagenforschung (bspw. in der Hochenergiephysik) eingesetzt, um mit den hochenergetischen Teilchen die fundamentalen Wechselwirkungen von Materie zu untersuchen und allerkleinste Strukturen zu erforschen. Daneben haben Teilchenbeschleuniger aber auch eine immer größere Bedeutung in der Medizin sowie für viele industrielle Anwendungen.

Das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung unterhält zurzeit drei Beschleuniger-Anlagen:

Der UNILAC ist ein Linearbeschleuniger, der ionisierte Atome (Ionen) bis zu etwa 20 % der Lichtgeschwindigkeit beschleunigen kann. Mit Ionen in diesem Energiebereich sind bereits eine Vielzahl von Experimenten möglich, die unter anderem zur Entdeckung der superschweren Elemente Bohrium, Hassium, Meitnerium, Darmstadtium, Roentgenium und Copernicium mit den Ordnungszahlen 107 bis 112 geführt haben. Darüber hinaus dient der UNILAC als Injektor für das SIS18, ein Synchrotron, das Ionen auf bis zu 90 % der Lichtgeschwindigkeit beschleunigen kann (entsprechend einer magnetischen Steifigkeit von 18 Tm);
Der ESR ist ein Speicherring, der bei Bedarf die vom SIS beschleunigten Ionen aufnehmen und speichern kann.

Quelle: Wikipedia

Bild: GSI Darmstadt

Mehr Informationen / Links

GSI – Gesellschaft für Schwerionenforschung

Das Marburger Ionenstrahl-Therapiezentrum
bietet aktuelle Infos und Grafiken zum Thema

Mit schweren Ionen gegen Krebs
gut verständlich geschriebene Begleitinformationen
zu einem Film des SWR

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