Warum Tee im Flugzeug nicht schmeckt und Wolken nicht vom Himmel fallen: Eine Flugreise in die Welt des Wissens (German Edition)

Gepäckkontrolle
    Ihre erste Begegnung mit interessanter Technologie stellt wahrscheinlich die Sicherheitskontrolle dar. Ihr Handgepäck kommt auf ein Förderband und wird durch eine leistungsstarke Durchleuchtungseinheit transportiert. Eingesetzt werden hier jene Strahlen, die durch feste Materialien dringen und von Wilhelm Conrad Röntgen entdeckt wurden. Damals nannte er sie X-Strahlen, das klang schön geheimnisvoll. Offiziell wurden sie weltweit in Röntgenstrahlen umbenannt, aber im angelsächsischen Sprachraum ist Röntgens ursprüngliche Bezeichnung beliebter und deshalb nach wie vor verbreitet.
    In Wahrheit sind die Röntgenstrahlen nicht besonders mysteriös, sondern nichts anderes als Licht, aber solches mit einer Farbe weit außerhalb des für uns sichtbaren Spektrums. Licht ist immer »elektromagnetische Strahlung«, eine spezielle Interaktion zwischen Elektrizität und Magnetismus, die in einem großen »Farbspektrum« erscheint. Neben dem sichtbaren Licht gibt es Radiowellen, Mikrowellen, Infrarotstrahlung, Ultraviolettstrahlung, Röntgenstrahlen und Gammastrahlen – jeweils genau dasselbe Zeug, aber mit unterschiedlicher Energie (siehe Abbildung). Heute wissen wir, dass Licht aus winzigen Teilchen besteht, die als Photonen bezeichnet werden (mehr dazu später). Röntgenstrahlen haben wesentlich energiereichere Photonen als das sichtbare Licht. Wenn Sie Licht lieber als Welle betrachten, wie man Ihnen das sicher in der Schule erklärt hat, heißt das: Röntgenstrahlen haben einewesentlich kürzere Wellenlänge (das ist der Abstand zwischen zwei Phasen) als sichtbares Licht.
    Trifft das normale Licht auf ein Objekt, das nicht durchsichtig ist, etwa einen Koffer, werden seine Photonen absorbiert. Und zwar, weil die Energie des Photons von einem der Teilchen aufgesogen wird, die den Koffer bilden. Jedes Objekt um uns herum besteht aus Atomen und jedes Atom wiederum aus einem sehr kleinen Zentrum, dem Kern, der mehr als 99 Prozent des Gewichts ausmacht und von einer Reihe winziger Partikel, den Elektronen, umgeben ist. Trifft ein Photon des Lichts auf ein Elektron, kann das Elektron die Energie des Photons aufnehmen. Das führt dazu, dass das Elektron mit mehr Energie als ursprünglich herumschwirrt.
    1. Das elektromagnetische Spektrum: Das sichtbare Licht umfasst ein kleines Segment nahe der Mitte.
    Dieser Prozess der Aufnahme (oder Abgabe) von Photonenenergie durch das Elektron wird Quantensprung genannt – eine Bezeichnung, die mittlerweile für einen epochalen Wandel üblich ist, obwohl der echte Quantensprung eben nur einen winzigen Unterschied ausmacht.
    Sobald das Elektron die Energie des Photons absorbiert hat, verhält es sich so, als würde es unsicher auf einer hohen Mauer balancieren. Daher dauert es nicht lange, bisdie zusätzliche Energie in Form eines neuen Photons wieder abgegeben wird und das Elektron wieder in den stabileren, energieärmeren Zustand zurückfällt. Wir wissen nicht, in welche Richtung ein bestimmtes Photon austritt, aber im Lauf der Zeit bewegen sich einige in Richtung Ihrer Augen. Diese Photonen, die von den Elektronen eines Objekts ausgeschieden werden, ermöglichen es uns, das Objekt zu sehen.
    Röntgenstrahlen bestehen gleichfalls aus Photonen, und wie alle Arten des Lichts bewegen sie sich mit einer Geschwindigkeit von 300000 Kilometern pro Sekunde. Doch jedes ihrer Photonen hat wesentlich mehr Energie als ein Photon von normalem Licht, so dass es sich mit viel weniger Interaktionen an den Elektronen eines Objekts vorbeizwängen kann. Daher schaffen es Röntgenstrahlen, viele Substanzen zu durchdringen, die gewöhnliches Licht aufhalten.
    Beim Durchdringen von Materie können die Röntgenstrahlen die Moleküle (Moleküle sind bloß Ansammlungen von Atomen, die miteinander verbunden sind) beschädigen, die das Objekt bilden. Jede Zelle des menschlichen Körpers enthält riesige DNS-Moleküle, auf denen die Anweisungen festgeschrieben sind, wie sich die Zelle verhalten soll. Wenn diese Moleküle oder andere wichtige Stoffe in der Zelle durch das Auftreffen der Röntgenstrahlen beschädigt werden, können diese Veränderungen Krebsbildung begünstigen. Deswegen müssen Röntgenstrahlen in der Medizin umsichtig und mit Minimaldosierung eingesetzt werden. Vor den 1960er Jahren war das keine weit verbreitete Erkenntnis. Da waren sogar in Schuhgeschäften noch Röntgenapparate zu finden, mit denen man sehen konnte, wie sich die eigenen Zehenknochen im Schuh