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News: Magnetisches Glas

Bei der Kernspintomografie der Lunge setzen Mediziner eine bestimmte Form von Helium-3-Gas ein, das in speziell geformten unmagnetischen Glasgefäßen aufbewahrt werden muss. Allerdings stellen äußerlich gleiche und mit dem gleichen Verfahren hergestellte Behälter die Produzenten vor ein Problem, da einige das Gas gut speichern, während andere die speziellen Eigenschaften des Gases zerstören. Amerikanische Wissenschaftler haben nun eine mögliche Erklärung für dieses Phänomen gefunden.
Ein tiefer Zug genügt: Wer Helium einatmet, spricht danach mit einer hohen Fistelstimme. Doch das ungiftige Gas dient weniger zur Veränderung der Stimmlage, sondern vielmehr als Kontrastmittel für Magnetresonanzuntersuchungen der Lunge. Eingesetzt wird hierbei so genanntes hyperpolarisiertes Helium-3-Gas, bei dem die Spins der einzelnen Atome parallel zueinander ausgerichtet sind.

Die Forscher bewahren dabei das Gas in Glaskugeln auf – und hier ergibt sich ein interessantes Phänomen: In manchen, den "guten" Gefäßen, bleibt der hyperpolarisierte Zustand des Gases tagelang erhalten, in den "schlechten" zeigen die Spins der einzelnen Atome dagegen schon nach wenigen Minuten kreuz und quer in alle Richtungen. Warum, blieb den Physikern rätselhaft.

Nun haben Brian Saam und seine Kollegen von der University of Utah eine mögliche Erklärung gefunden. Als ein Student von Saam ihm mitteilte, ein starkes Magnetfeld habe ein "gutes" Gefäß zu einem "schlechten" transformiert, suchte er zunächst nach anderen Ursachen. Doch das Phänomen trat wiederholt auf, sodass Saam stutzig wurde und mit seinem Team weitere Tests durchführte. Dabei drehten die Wissenschaftler "schlechte" Kugeln mit einer Geschwindigkeit von einer Umdrehung pro Sekunde in einem starken Magnetfeld und verringerten langsam dessen Feldstärke. Mit diesem Standardverfahren zur Entmagnetisierung konnten sie nachweisen, dass tatsächlich die Magnetisierung der Glaskugeln der Grund für "gute" oder "schlechte" Behältnisse ist.

Glas ist jedoch nicht magnetisch. Die Wissenschaftler vermuten daher, dass das bei der Hyperpolarisierung verwendete Rubidium mit mikroskopischen Eisenverunreinigungen in den Glaswänden reagiert und das Eisen dabei magnetisiert. Die dabei entstehenden winzigen Eisenmagnete stören die Orientierung der Spins der im Glas herumflitzenden Helium-3-Moleküle, und das Gas verliert so seinen hyperpolarisierten Zustand.

Ob die Hypothese der amerikanischen Forscher stimmt und wirklich die Rubidiumatome für die Magnetisierung der Gefäße verantwortlich sind, muss erst noch bewiesen werden. Allerdings steht nun fest, dass die benutzten Glasbehälter magnetisierbar sind und durch eine Entmagnetisierung "schlechte" Behälter wieder zu "guten" werden. Durch dieses Wissen können Produzenten von Helium-3-Gas und der entsprechenden Gefäße die Herstellung besser gegen Fehlerquellen schützen und so Kosten sparen.

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