Anzeige
1 Monat GRATIS testen, danach für nur 9,90€/Monat!
Startseite »

Scharfer Blick ins Hirn

Astronomie|Physik Technik|Digitales

Scharfer Blick ins Hirn
Ob schwache magnetische Phänomene im Labor oder die Aktivitäten im menschlichen Hirn: Winzige Magnetfelder offenbaren Wissenschaftlern einen detaillierten Blick auf diese schwachen und nur schwer zugänglichen Vorgänge. Amerikanische Forscher entwickelten dazu nun ein hochempfindliches Atom-Magnetometer, dass diese Magnetfelder sehr viel genauer messen kann als bisher verwendete Sensoren, so genannte SQUIDS (superconducting quantum interference devices). Einen ersten Prototyp, der auf das magnetisch empfindliche Verhalten von Kalium-Atomen aufbaut, beschreiben sie im Fachblatt Nature (Bd. 422, S. 596).

„Die Bandbreite und die Größe dieses Magnetometers passt sehr gut zu dem Nachweis von biologischen Magnetfeldern“, berichten Michael Romalis von der Princeton University und seine Kollegen. So konnten sie Magnetfelder von nur rund einem Femtotesla, das entspricht einem Bruchteil des Erdmagnetfeldes, mit einer räumlichen Auflösung von wenigen Millimetern nachweisen. Theoretisch sei das Verfahren sogar dazu geeignet, tausendfach geringere Magnetfelder zu messen. Damit eröffne sich ein bisher nicht erreichbarer Ausblick auf die elektromagnetische Aktivität im Hirn.

Die Messung des Magnetfeldes selbst verläuft über drei, nahezu gleichzeitig ablaufende Prozesse: Zuerst regen die Forscher die Atome in der Kaliumdampfwolke mit einem Laserstrahl an und übertragen so die Polarisation des Lichtes auf die Atome. Im zweiten Schritt wirkt das zu messende Magnetfeld auf diese polarisierten Kaliumatome und bestimmt in eindeutiger Weise, wie das magnetische Moment des Atoms um die Richtung des Magnetfeldes wandert – der Physiker spricht von Präzession. Über einen zweiten Laserstrahl bestimmen die Forscher diese Präzession und schließen dadurch auf das äußere, wirkende Magnetfeld zurück.

Der große Vorteil dieses neuen Atom-Magnetometers ist die geringe Größe im Vergleich zu früheren Versuchsanordnungen. Damit könne es auch in der Medizintechnik bald in Konkurrenz zu den weit verbreiteten supraleitenden Detektoren, den Squids, treten. Im Unterschied zu den Squids benötigt dieses Messgerät keine extreme Kühlung auf rund minus 269 Grad Celsius, da es ohne supraleitende Materialien auskommt. Dennoch müssen Romalis und seine Kollegen noch einige Probleme bei der Abschirmung störender Magnetfelder und bei der Isolierung ihres heißen Aufbaus mit einem Ofen zur Verdampfung des Metalls Kalium lösen, bevor technische Geräte daraus hervorgehen können.

Jan Oliver Löfken
Anzeige
Anzeige

Wissenschaftsjournalist Tim Schröder im Gespräch mit Forscherinnen und Forschern zu Fragen, die uns bewegen:

  • Wie kann die Wissenschaft helfen, die Herausforderungen unserer Zeit zu meistern?
  • Was werden die nächsten großen Innovationen?
  • Was gibt es auf der Erde und im Universum noch zu entdecken?

Hören Sie hier die aktuelle Episode:

Aktueller Buchtipp

Sonderpublikation in Zusammenarbeit  mit der Baden-Württemberg Stiftung
Jetzt ist morgen
Wie Forscher aus dem Südwesten die digitale Zukunft gestalten

Wissenschaftslexikon

Luf|fa  〈f. 10; unz.; Bot.〉 Sy Schwammkürbis 1 Angehörige einer Gattung der Kürbisgewächse: Luffai … mehr

Pflan|zen|geo|gra|phie  〈f. 19; unz.〉 = Pflanzengeografie

Pho|to|ko|pie  〈f. 19〉 = Fotokopie

» im Lexikon stöbern
Anzeige
Anzeige
Anzeige