Deutsches Forschungsteam baut funktionierenden Teilchenbeschleuniger in Münzgröße
Der Mikrochip-Teilchenbeschleuniger der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg leistet Großes auf kleinstem Raum. (Foto: FAU/Laserphysik, Stefanie Kraus, Julian Litzel)
Erstmals haben Wissenschaftler:innen der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen Nürnberg einen Teilchenbeschleuniger in der Größe eines 1-Cent-Stücks getestet und die Ergebnisse veröffentlicht. Tatsächlich ist es den Forschenden laut Extremetech gelungen, auf winziger Fläche Elektronen um 40 Prozent zu beschleunigen.
0,5 Millimeter statt 27 Kilometer – Elektronenbeschleunigung in Miniaturgröße
9000 leistungsfähige Magneten, Röhren von knapp 27 Kilometern Länge – in diesen gewaltigen Ausmaßen operiert der Large Hadron Collider (LHC) im Forschungszentrum Cern bei Genf. Elektronen werden beinahe vollständig auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, bevor man sie aufeinander knallen lässt und dann die Folgen untersucht.
Hier erforscht man auf riesigem Raum naturwissenschaftliche Phänomene auf kleinster stofflicher Ebene – und erhält dabei ständig neue Erkenntnisse darüber, was unsere Welt im innersten zusammenhält.
Der Nanophotonic Electron Accelerator (NEA) in Erlangen verfährt nach einem ähnlichen Prinzip – aber benötigt dafür aber nur den Platz einer kleinen Münze und ein Millionstel der Energie, die im LHC zum Einsatz kommt. Ein Laser im Inneren des NEA wird in einer nur 0,5 Millimeter langen Röhre auf mikroskopisch kleine Pfeiler gerichtet. Dadurch werden die Elektronen in der Röhre um gut 40 Prozent beschleunigt – von 28,4 Kiloelektronenvolt auf 40,7 Kiloelektronenvolt.
2015 hatten die Wissenschaftler:innen ihre Technologie erstmals vorgestellt, nach gut acht Jahren erfolgten nun die ersten Tests.
Winzige Teilchenbeschleuniger könnten in Krebstherapie Anwendung finden
Natürlich haben die Ingenieur:innen, die den LHC entworfen haben, nicht ineffizient gearbeitet oder maßlos übertrieben. Erkenntnisse über den Bauplan des Universums kann der Mini-Teilchenbeschleuniger nicht liefern. Dafür ist das High-Tech-Gerät aber auch nicht gedacht. Viel mehr soll der NEA irgendwann in der Medizin – vor allem bei der Bekämpfung von Krebszellen – eingesetzt werden.
An einem Endoskop montiert könnte man mit Hilfe des kleinen Teilchenbeschleunigers gezielte Strahlentherapie vornehmen, die ausschließlich am Tumor ansetzt und dadurch deutlich effektiver und gleichzeitig schonender für Patient:innen wirkt als bisherige Verfahren.
Laut der Forschenden sei man von diesem Ziel noch sehr weit entfernt. Die erfolgreiche Testung sei aber ein wichtiger erster Schritt in diese Richtung.
