Die Vermessung des Körpers
nicht mit Radioaktivität bombardiert.
(6) Eine CT-Aufnahme des Autors
Die Protonen in den Atomkernen können sich wie kleine Magneten verhalten. Bei einer MRT benutzt man ein starkes statisches Magnetfeld, um die magnetischen Felder einiger Protonen in Wassermolekülen auszurichten. Danach gibt das Gerät eine Salve Radiowellen ab, eine relativ niederenergetische Form des Lichts. Wenn diese Photonen das richtige Maß an Energie besitzen, können sie den kleinen Protonenmagneten einen kurzen Schnipser verpassen. Diese angeschubsten Protonen fallen rasch in ihren alten Zustand zurück und erzeugen wiederum eigene Photonen, die man dann sichtbar machen kann. Da unterschiedliche Gewebearten und verschiedene Durchblutungsstärken unterschiedliche Ergebnisse liefern, ist es möglich, zwischen ihnen zu unterscheiden, wenn die Photonendaten im MRT-Gerät ausgewertet werden.
Auf der Jagd nach dem flüchtigen Neutrino
Photonen mit entsprechender Energieladung sind nicht die einzigen Teilchen, die feste Materie durchdringen können. Jede Sekunde passieren rund 50 Billionen Neutrinos Ihren Körper. Diese Teilchen stammen von der Sonne und aus anderen nuklearen Quellen. Neutrinos sind sehr scheue Gesellen. Sie sind so schwer auszumachen, dass ihre Existenz zwar bereits in den Dreißigerjahren theoretisch vorhergesagt wurde, sie aber erst etwa zwanzig Jahre später tatsächlich entdeckt wurden. Bei einem 2011 durchgeführten Experiment am Kernforschungszentrum CERN in Genf glaubte man festgestellt zu haben, dass diese Teilchen schneller als das Licht sind. Wenn es ein derart schnelles Teilchen gäbe, würde damit Einsteins Relativitätstheorie in sich zusammenstürzen wie ein Kartenhaus.
Aufgrund der Leichtigkeit, mit der Neutrinos durch den Körper dringen, scheinen sie für medizinische Aufnahmen hervorragend geeignet zu sein – das Problem ist nur, dass kein Teil des Körpers ein besonderes Hindernis für sie darstellt. Ob sie nun durch den menschlichen Körper fliegen oder durch leeren Raum, ist für Neutrinos fast dasselbe. Tatsächlich durchdringen die meisten Neutrinos den gesamten Erdball, als wäre er gar nicht vorhanden. Wir können sie nurdeshalb entdecken, weil ab und zu eines von ihnen mit einem Atom oder einem Molekül kollidiert und dabei einen kleinen Sprühnebel anderer Teilchen erzeugt – die Neutrinos selbst kann man nie sehen.
Neutrino-»Teleskope« sind in der Regel mehrere Kilometer unter der Erde in Minen installiert, wo die Wahrscheinlichkeit gering ist, dass noch etwas anderes hingelangt. Die Neutrinos setzen Reaktionen in Bottichen mit Reinigungsmitteln oder ähnlichen Materialien in Gang, die als Detektoren verwendet werden. Mittels einer solchen Apparatur wurde ein Neutrino-Bild der Sonne erstellt. Es ist sehr grobstückig – nur ein paar Pixel. Typisch für Neutrinos ist dabei, dass die Sonne zu jenem Zeitpunkt auf der anderen Seite der Erde stand.
Der eindrucksvollste Neutrinodetektor ist das IceCube-Observatorium am Südpol. Diese im April 2011 fertiggestellte imposante Einrichtung verwendet als Medium zur Neutrinoerkennung einen Quadratkilometer Eis. Die Detektoren liegen fast 2,5 Kilometer unter dem Eis. Mit ihnen wird nach winzigen Lichtblitzen Ausschau gehalten, die dort entstehen, wo ankommende Neutrinos auf das Eis an der Oberfläche stoßen. Das Eis fungiert sowohl als Barriere für andere Teilchen, die das Signal verfälschen könnten, als auch als Erkennungsmedium. Die Vorstellung, dass winzige Blitze tief im arktischen Eis auf weit entfernte Nuklearreaktionen im All schließen lassen, ist irgendwie gespenstisch …
Schneller als das Licht?
Die CERN-Entdeckung hat sich als Sturm im Wasserglas erwiesen: Bei dem Experiment wurden Neutrinos durch einen 732 Kilometer langen Tunnel gejagt (das hat übrigens nichts mit dem berühmtesten CERN-Experiment im Large Hadron Collider zu tun). Man stellte fest, dass die wenigen erkennbaren Neutrinos 0,00000006 Sekunden früher am Ende des Tunnels eingetroffen waren, als sie es eigentlich hätten tun sollen. Grund war ein Messfehler aufgrund eines losen Kabels.
Es wäre extrem überraschend, doch ebenfalls möglich gewesen, dass sich Neutrinos schlicht nicht an die Regeln gehalten haben. Wenngleiches in vielen Artikeln damals so dargestellt wurde, ist es falsch zu behaupten, dass die moderne Physik darauf beruht, dass nichts schneller als das Licht sein kann. Die spezielle Relativitätstheorie besagt, dass es durchaus möglich ist, diese
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