Schöne neue Welt: Einblick in die Münchener Laserphysik

Aus diesen Folien schlagen leistungsstarke Laser gepulste Ionenstrahlen heraus, die in einigen Jahren als preiswerte und schonende Alternative für die Tumortherapie dienen werden. Auf dem Gemeinschaftsstand der Bayerischen Hochschulen (B2.407) präsentiert neben dem „Munich-Centre for Advanced Photonics (MAP)“ das zukünftige „Centre for Advanced Laser Applications (CALA)“, wie mit den neuen Lasern Diagnostik und Therapie von Tumorerkrankungen revolutioniert werden können.

Forschungsziele des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Exzellenzclusters MAP sind leistungsstärkere Laser mit weit höheren Intensitäten und kürzeren Pulsen als heute und ihr potentieller Einsatz in der Bildgebung, wo sie sowohl die Strukturen von komplexen Biomolekülen, von arthritisch veränderten Gelenken im Frühstadium als auch von winzigen Tumoren sichtbar machen können. Neben der Tumordiagnostik ist die Tumortherapie ein wichtiges Fernziel, an dem im Cluster Physiker und Mediziner gemeinsam forschen.

Die Leistungssteigerung der Laser verlangt nach besonderen Verstärkertechniken und sie benötigt insbesondere spezielle Spiegel, die heute noch nicht auf dem Markt sind. Im Servicecentre des Exzellenzclusters stellen die Wissenschaftler so genannte „Chirped Mirrors“ her: Maßgeschneiderte Spiegel für jeden Wellenlängenbereich und jedes Problem. Dahinter steht ein riesiger Rechenaufwand- und Versuchsaufwand, der mehrere Tage in Anspruch nehmen kann.

Die modernen Laser in der Forschung sind stark genug, um Teilchen wie Ionen und Elektronen zu erzeugen und zu beschleunigen. Das ist der zweite Schwerpunkt des Servicecentres: Als weltweit einziges Team stellt es hauchdünne Kohlenstofffolien her, in denen die Atome in einer diamantartigen Struktur vorliegen. Trifft ein starker gepulster Laserstrahl auf eine solche Folie, so trennt er die Atome in schnellere Elektronen und schwerere und damit langsamere Ionen. Die Teilchen werden durch den Lichtdruck vorangetrieben und ordnen sich von selbst in einzelnen Pulsen an. Für diese beiden Schwerpunkte erhielt das Servicecentre die Auszeichnung als einer der diesjährigen Orte im Land der Ideen.

Detailliertere Informationen erhalten interessierte Besucher bei zwei Vorträgen, die Wissenschaftler des Clusters auf einem Application Panel am 24. Mai von 14-16:30 Uhr halten. Prof. Jan Wilkens ist Medizinphysiker am Klinikum rechts der Isar und erläutert seine Vision eines kompakten und kombinierten Gerätes zur Diagnostik und Therapie von Tumoren, das mit Hilfe der Laser-Plasma-Beschleunigung in greifbare Nähe rückt. Dr. Martin Bech vom Lehrstuhl für Biomedizinische Physik der Technischen Universität München zeigt einige der sensationellen Bilder, die die Gruppe von Prof. Franz Pfeiffer in den letzten Jahren mit Phasenkontrast- und Dunkelfeldmethoden erzielen konnte.

Im Rahmen des World of Photonic Congress wird wie immer eine Exkursion in verschiedene Laserlabore des Standorts angeboten. Mit dabei sind erstmals einige Labore an der Ludwig-Maximilians-Universität auf dem Forschungscampus Garching, die am 27. Mai besichtigt werden können. Teilnehmer an dieser Exkursion können sich dabei einen Einblick in die Forschung des Exzellenzclusters verschaffen, denn sie werden neben der Spiegelproduktion auch zwei Laserlabore zur ultraschnellen Elektronenbeugung und ultraschnellen Photoemissionsmikroskopie sehen können.

Das Centre for Advanced Laser Applications (CALA) wird als Gemeinschaftseinrichtung der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) und der Technische Universität München (TUM) auf dem Forschungscampus Garching b. München aufgebaut.

CALA baut auf den Forschungsergebnissen des Exzellenzclusters „Munich-Centre for Advanced Photonics“ (MAP) auf, wird aber die laserbasierten brillanten Quellen für Röntgen- und Teilchenstrahlen weiterentwickeln und deren Möglichkeiten für die Biomedizin erforschen. Im Vordergrund steht die biomedizinische Bildgebung mit Röntgenstrahlen zur Krebs-Früherkennung und, darauf abgestimmt, die lokale Tumortherapie mit lasererzeugten Protonen- und Kohlenstoffionenstrahlen. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist die ultraschnelle Strahlenbiologie mit dem Ziel, die primären Prozesse bei der Therapie mit Ionenstrahlen besser zu verstehen und zu optimieren.