Protonenstrahlung von explodierenden Nanopartikeln

Forscher der Uni München haben die Strahlung des Texas Petawatt Lasers in Austin Texas so stark auf Nano-Plastik­kügelchen gebündelt, dass diese explo­dierten. Bei dem Versuch trafen etwa 3 mal 10²⁰ Photonen auf Mikro­kügelchen von etwa 500 Nano­metern Durch­messer. Die Plastik­kügelchen bestanden aus rund 50 Milliarden Kohlen­stoff- und Wasser­stoff­atomen und wurden mit einer Paul­falle durch elektro­magne­tische Felder schwebend fixiert, bevor der Laser­strahl auf sie einwirkte.

Das Laserlicht riss aus den Atomen etwa 15 Prozent der in ihnen gebun­denen Elek­tronen heraus. Die zurück­blei­benden, positiv geladenen Atom­kerne stießen sich stark ab, die Nano­kügelchen explo­dierten mit Geschwin­dig­keiten von einigen zehn Prozent der Licht­geschwin­dig­keit. Die Strahlung aus positiv geladenen Atomen breitete sich in alle Richtungen aus.

Protonenstrahlung aus Laserlicht zu produzieren, eröffnet neue Wege in der Strahlungs­medizin, etwa, bei der Bekämpfung von Tumoren. Heute wird Protonen­strahlung noch über konven­tionelle Beschleuniger produ­ziert. Laser­gene­rierte Protonen­strahlung eröffnet die Perspek­tive, neu­artige, womög­lich auch kosten­günstigere und effi­zien­tere Behand­lungs­methoden zu ent­wickeln. Das Team um Jörg Schreiber produ­ziert Protonen­strahlung in der Regel über diamant­artige Folien, auf die extrem starkes Laser­licht trifft. Dadurch wird Protonen­strahlung emittiert, die dann von einer externen Quelle auf den Körper von außen einwirkt.

Die Strahlungsproduktion in Verbindung mit gesprengten Plastik­kügelchen eröffnet vielleicht sogar die Möglich­keit, die Nano­partikel zuerst in einem Tumor zu platzieren und sie dann mit Laser­licht explo­dieren zu lassen. So könnte Protonen­strahlung gezielt im Tumor ihre Wirkung ent­falten ohne umlie­gendes, gesundes Gewebe zu schädigen.

LMU / RK