Das Werkzeug der 1000 Möglichkeiten

Ein Laser auf dem Mars

Und selbst auf dem Mars ist ein Laser im Einsatz. Auf dem Marsrover Curiosity der amerikanischen Weltraumbehörde NASA ist eine so genannte ChemCam im Einsatz. Zu dem System gehört ein Laser, der den Boden mit fünf Nanosekunden langen Infrarot-Lichtpulsen beschießt. Die getroffene Stelle auf der Marsoberfläche ist nicht größer als 0,3 bis 0,6 Millimeter im Durchmesser. Sie erwärmt sich und das Gestein verdampft. Es entsteht ein Plasma. Also ein Gemisch aus Elektronen und positiv geladenen Atomen. Dieses Plasma wiederum sendet Licht aus. Das Spektrum dieses Lichts unterscheidet sich je nachdem welches Material der Laser in einem Umkreis von rund sieben Metern auf dem Marsboden getroffen hat. Die ChemCam kann Elemente wie Natrium, Magnesium, Aluminium, aber auch Wasserstoff nachweisen. Mehr als 400 Bodenproben hat Curiosity schon analysiert und dabei weit über 100.000 Laserpulse verschossen.

Laser zur Krebsbekämpfung

Und auch in der Medizin spielt der Laser eine gewichtige Rolle. Feinste Schnitte können mit Laserlicht ins Gewebe gesetzt werden. Das alles läuft berührungsfrei ab, ohne dabei Keime zu übertragen. Kein Skalpell schneidet präziser und ist steriler als Laserlicht. Vor allem in der Augenchirurgie ist die Lasertechnologie ein enormer Fortschritt.

Doch auch hier ist das Potential der Technologie noch lange nicht ausgeschöpft. Eines Tages könnte Laserlicht konventionelle Röntgenapparate oder Bestrahlungseinrichtungen für Krebspatienten ersetzen. Das Prinzip ist recht einfach: Mit extrem starken Laserpulsen kann man geladene Teilchen wie Elektronen oder Ionen beschleunigen. Elektronen erreichen dabei fast Lichtgeschwindigkeit, Ionen rund zehn Prozent davon.

Bremst man nun nach der Beschleunigung die Elektronen wieder ab, so senden sie Röntgenstrahlung aus. Diese Strahlung in Kombination mit Techniken wie der Phasenkontrast-Röntgentomographie könnte künftig eine so hohe Qualität erreichen, wie es bisherigen Geräten nicht möglich ist, und damit winzige Strukturen sichtbar machen. Bereits Tumore mit einer Größe unter einem Millimeter könnten entdeckt und Krebs somit frühzeitig erkannt werden.

Mit den laserbeschleunigten Ionen könnten Tumore künftig weitaus effizienter bestrahlt werden als es heute noch der Fall ist. Ebenso würde eine solche ausgereifte Lasertechnik die Kosten für eine Behandlung enorm senken. Damit würde diese Behandlungsmethode einem großen Patientenkreis zugänglich werden. An den Teilchenbeschleunigungs-Technologien mit Hilfe von Laserlicht arbeiten u.a. Forscher der Ludwig-Maximilians-Universität München, der Technischen Universität München und der Max-Planck Gesellschaft in den Laserforschungszentren LEX Photonics und Centre for Advanced Laser Applications (CALA) auf dem Forschungscampus in Garching.

Ob nun in der Medizin, Technik oder der Wissenschaft. Je stärker man das Potential von Laserlicht ausreizt, desto mehr faszinierende Möglichkeiten scheinen sich zu ergeben. Der Laser wird die Technologien des 21. Jahrhunderts stark prägen, neue Horizonte eröffnen und uns bisher ungeahnte Perspektiven bieten.