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Mikroskopie: Protonenstrahlen durchleuchten bisher undurchdringliche Materie

Ein neues Gerät ermöglicht Forschern, Materie zu durchleuchten, die für die bisher verwendeten Röntgen- und Elektronenstrahlen undurchlässig ist.
Mit Protonen durchleuchtete Uhr

Mit Röntgenlicht oder Elektronenstrahlung durchleuchten Forscher Materie und bilden Strukturen bis auf Atomdurchmesser ab. Doch einige Bereiche sind ihnen verschlossen. Deswegen greift das Darmstädter GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung auf ein bisher ungenutztes Elementarteilchen zurück: das Proton. Dieser Bestandteil der Atomkerne ist bei Lichtgeschwindigkeit knapp 10 000-mal schwerer als das Elektron, so dass man mit einem fokussierten Protonenstrahl Materie durchleuchten kann, die für Elektronen oder Röntgenstrahlung zu heiß und zu dicht ist.

Für das Experiment beschleunigte das GSI Protonen auf etwa 98 Prozent der Lichtgeschwindigkeit, was einer Energie von 4,5 Gigaelektronvolt entspricht. Der durch Magnetfelder gebündelte Strahl durchleuchtet anschließend das Versuchsobjekt. Bisher durchleuchtete das Forscherteam nur konventionelle Materialien wie eine Armbanduhr, allerdings liegt der wahre Nutzen der Neuentwicklung bei eher exotischen Anwendungen: In Zukunft soll der gebündelte Protonenstrahl Strukturen aus heißem Plasma sondieren, anhand derer Forscher die Vorgänge auf Sternen und Gasplaneten simulieren.

Durchleuchtete Uhr | Der Protonenstrahl bildet das Innere der Uhr auf 40 Mikrometer genau ab. Angewendet werden soll das neue Gerät jedoch vor allem auf exotische Phänomene, die man mit einfacheren Verfahren nicht darstellen kann.

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