Penelope soll Menschen mit Tumoren im Gehirn heilen. Protonen können die aggressiven Zellen mikrometergenau zerstören. Genau solche positiv geladenen Bauteilchen, die im Kern eines jeden Atoms stecken, soll ein Laser der Petawattklasse auf extrem hohe Geschwindigkeit bringen. Die Partikel werden dann genau auf den Tumor ausgerichtet. Sie lassen sich so steuern, dass sie ihre Energie in genau der Tiefe abgeben, in der sich der Krebs befindet. Davor- und dahinterliegende Zellen bleiben unverletzt, die Tumorzellen werden zerstört. In vielen Fällen ist die Protonentherapie die einzige, die sich einsetzen lässt.


Höhere Leistung als alle Kraftwerke der Welt

Ein Petawatt entspricht einer Milliarde Megawatt, das ist weit mehr als die Leistung aller Kraftwerke der Welt. Penelope wird diesen Kraftakt allerdings nur ein paar billiardstel Sekunden schaffen. Danach ist wieder Pause. In dieser winzigen Zeitspanne bringt der Laserstrahl die Protonen auf Touren.

Entwickelt wird der Laser am Institut für Strahlenphysik am Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf (HZDR), dem einstigen Kernforschungszentrum der untergegangenen DDR. Vorbild ist Draco, ebenfalls ein Hochleistungs-Kurzpulslaser, der bereits in Betrieb ist. Penelope wird noch eine Größenordnung leistungsfähiger sein.


Laser verbilligt die Tumortherapie

Normalerweise werden Protonen in einem Ringbeschleuniger auf Touren gebracht. Das ist eine gigantisch große Anlage. Schwere Magneten lenken den Teilchenstrahl dann zum Patienten. Die so genannte Gantry, die sich so positionieren lässt, dass der Tumor präzise getroffen wird, ist hunderte Tonnen schwer. In Heidelberg, Marburg, Dresden und Essen sind derartige Bestrahlungszentren bereits vorzufinden. Wird ein Laser zur Beschleunigung eingesetzt, schrumpft die Anlage auf einen Bruchteil der bisherigen Größe, wird auch entsprechend billiger – es geht um hunderte Millionen Euro.

Das Design der Protonentherapieanlage hat der am University College London ausgebildete Umar Masood vom Institut für Strahlenphysik entwickelt. Der Protonenstrahl wird von zwei kräftigen Magneten um jeweils 90 Grad abgelenkt, sodass er direkt in den Kopf des Patienten eindringen kann. „Nach rund fünf Jahren intensiver Forschung an Draco gehen wir heute davon aus, dass wir die nötigen Parameter für die Patientenbestrahlung erreichen können“, ist Professor Ulrich Schramm, Institutsdirektor und Leiter der Abteilung Laser-Teilchenbeschleunigung am HZDR, überzeugt. Wann der neue Hochleistungslaser fertig ist ist noch offen.

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