Protokoll eines Zerfalls: Wenn ein Elektron ein Argonatom in einem zweiatomigen Molekül trifft (links), schlägt es aus diesem ein Sekundärelektron heraus und wird dabei von seiner Bahn abgelenkt. Das Argonatom nimmt dabei Energie auf und gibt diese an das andere Atom weiter (rote Zickzack-Linie). Daraufhin wird auch dieses Atom ionisiert, sodass sich die beiden Argonionen gegenseitig abstoßen. Bei dem Prozess entstehen zwei zusätzliche langsame Elektronen. Die schädliche Wirkung von Elektronenstrahlen, wie sie beim radioaktiven Beta-Zerfall entstehen, wird so vervielfacht. [weniger]
Details zum Mechanismus, mit dem Elektronenstöße Moleküle sprengen, vertiefen das Verständnis, wie Radioaktivität biologischen Zellen zusetzt. Wie Radioaktivität biologische Zellen schädigt, wissen Forscher nur zum Teil. Im Fokus aktueller Untersuchungen steht die Wirkung so genannter Sekundärteilchen. Dringt Strahlung in den Körper ein, schlägt sie Elektronen aus biologischen Molekülen heraus. Diese stoßen auf weitere Biomoleküle und schädigen diese. Auch das Erbgutmolekül DNA ist davon betroffen, was im Extremfall zu Krebs führen kann. Aber auch für die gezielte Zerstörung von Krebszellen werden Strahlung und die mit ihr verbundenen Sekundärteilchen genutzt. Unter diesen Sekundärteilchen ließen Forscher langsame Elektronen lange Zeit unberücksichtigt, weil deren Energie nicht ausreicht, um ein Molekül zu ionisieren. Seit aber bekannt ist, dass die langsamen Elektronen DNA-Moleküle trotzdem effektiv schädigen können, erforschen Physiker die Entstehung solcher Sekundärelektronen intensiver. Nun haben Forscher des Max-Planck-Instituts für Kernphysik in Heidelberg in Zusammenarbeit mit Kollegen von der Universität Innsbruck erstmals einen Prozess untersucht, bei dem ein zunächst schnelles Elektron ein Molekül trifft und drei Sekundärelektronen auftreten. Dadurch vervielfacht sich die Menge der freien Elektronen. Weil sich viele davon langsam bewegen, könnten die nun beobachteten Teilchenreaktionen eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Strahlenschäden spielen.
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