Röntgenstrahlung, hausgemacht

 Sichtbares Licht, das beim Abrollen einer handelsüblichen Rolle Klebeband entsteht. Bild: Carlos Camara and Juan Escobar
Sichtbares Licht, das beim Abrollen einer handelsüblichen Rolle Klebeband entsteht. Bild: Carlos Camara and Juan Escobar
Wer sich selbst ein Röntgengerät bauen möchte, braucht lediglich eine Vakuumpumpe ? und eine Rolle handelsübliches Klebeband: Wird diese nämlich schnell abgerollt, entsteht genug Röntgenstrahlung, um damit die Knochen eines Fingers abzubilden. Voraussetzung ist allerdings, dass der Umgebungsdruck niedrig ist, haben US-Forscher gezeigt. Dahinter steckt ein Phänomen namens Tribolumineszenz: Wenn sich zwei in Kontakt stehende raue Flächen gegeneinander verschieben, entsteht aufgrund der starken Reibung elektromagnetische Strahlung. Beobachten kann man diesen Effekt übrigens auch im Alltag, denn beim Öffnen von selbstklebenden Briefumschlägen oder beim Zerdrücken eines Stücks Würfelzucker entstehen ebenfalls kurze Lichtblitze.
Obwohl das Phänomen der Tribolumineszenz bereits seit mehreren Jahrzehnten bekannt ist, können Physiker den Effekt immer noch nicht ganz erklären. Der Knackpunkt dabei ist vor allem ein immenser Anstieg der Energiedichte, die dann das Leuchten auslöst. So produziert Klebeband zum Beispiel schon beim normalen Abrollen bläuliches Licht, obwohl die Bindung an der Oberfläche 100-mal weniger Energie enthält als für ein Photon sichtbaren Lichts benötigt wird ? geschweige denn für die viel energiereichere Röntgenstrahlung.

Trotzdem entsteht eine solche Strahlung, wenn die Rolle ausreichend schnell ? in diesem Fall mit drei Zentimetern pro Sekunde ? und in einem Vakuum abgerollt wird. Unter solchen Bedingungen registrierten die Forscher ein bis zweimal pro Sekunde einen nur wenige Milliardstel Sekunden langen Röntgenpuls, der in der Spitze eine Leistung von bis zu 100 Milliwatt erreichte. Diese Energie reichte aus, um einen Finger zu durchdringen und einen dahinterliegenden Röntgenfilm zu belichten, ähnlich wie es auch beim herkömmlichen Röntgen gemacht wird.

Die wahrscheinlichste Erklärung ist laut den Forschern folgende: Beim Abziehen lädt sich der abgerollte Streifen mit der Klebeseite positiv und der Rest der Rolle negativ auf. Dadurch bildet sich ein elektrisches Feld, das stark genug ist, um eine Entladung zwischen den beiden Polen zu ermöglichen. Im Vakuum sorgt diese Entladung für eine Beschleunigung von Elektronen, die sich zwischen den Flächen befinden und ihre Energie in Form von Röntgenstrahlung abgeben, wenn sie die positiv geladene Seite des Bandes passieren. Wo jedoch die Grenzen des Klebeband-Röntgens liegen, können die Forscher bisher nicht sagen. Sie vermuten allerdings, dass auch noch andere Systeme zu ähnlichen Energieausbrüchen fähig sind.
Carlos Camara (Universität von Kalifornien, Los Angeles) et al.: Nature, Bd. 455, S. 1089.

ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel


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