Physikausflug bei der Schwerionenforschung in der Kopfklinik in Heidelberg

Die modernste Methode um Krebs zu bekämpfen ist Strahlentherapie, die mit Hilfe eines Teilchenbeschleunigers durchgeführt wird. Einen dieser Teilchenbeschleuniger, der in Heidelberg in der Kopfklinik steht, durfte der 4stündige Physikkurs von Frau Thiering am 11. Mai besichtigen. Martin Hertig vom Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum gab uns zuerst einen groben Überblick über die Funktionsweisen der unterschiedlichen Krebstherapien. Bei der Strahlentherapie geht er darum, einen Tumor mit Hilfe von Gammastrahlen zu zerstören. Dabei werden entweder Kohlen‐ oder Wasserstoffteilchen auf beinahe Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und auf den Tumor abgefeuert. Das Ziel der Bestrahlung ist, dass die abgefeuerten Teilchen, sobald sie auf andere Moleküle oder Atome treffen, Elektronen von diesen getroffenen Atomen abspalten. Die ionisierten Elektronen verteilen sich radialsymmetrisch um die Einschlagstelle und zerstören, durch die große Energiefreisetzung, das umliegende Gewebe. Die Erfolgschance, so einen Tumor effektiv zu bekämpfen, liegt bei der Strahlentherapie bei über 90%. Eine Sitzung dauert 10 bis 20 Minuten, dabei wird, bevor der Beschuss beginnt, nochmals ein Röntgenbild erstellt, damit sichergestellt wird, den Tumor zu treffen. In der Heidelberger Kopfklinik werden hauptsächlich Schädelbasistumore sowie Speicheldrüsentumore behandelt. Der Weg der Strahlung fängt entweder in einer Wasserstoff­‐ oder eine Kohlenstoffflasche an. Eine bestimmte Menge des Gases wird in einer sogenannten „Blackbox“ mit Mikrowellen solange erhitzt, bis sich Plasma bildet. Nach vollzogener Plasmatrennung wird ein Elektronenstrahl im Vorbeschleuniger erzeugt. Dieser wird im Synchrotron innerhalb von 1 bis 2 Sekunden auf beinahe Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Dies geschieht in einem Magnetfeld, das von sechs mehrere Tonnen schweren Magneten erzeugt wird. Mit einem elektrostatischen Messer wird der Elektronenstrahl in zwei Strahlen getrennt. Der größere der beiden Strahlen läuft im Synchrotron weiter, der kleinere wird auf den gewünschten Bereich geschossen. Dabei folgt die oben beschriebene Energiefreisetzung durch die Elektronen. Das neue Flaggschiff der Forschung ist die einmalige, sogenannte Gantry. Mit ihr ist eine 360° Bestrahlung des Patienten möglich. Sie wiegt 600 bis 700 Tonnen und kostet ca. 50 Mio Euro. Sie ist erste und einzige Schwerionengantry der Welt.