Wir schreiben das Jahr 2022… auf der Fitness-Matte im Hause Mau&Wolf durchfliegt ein Lego City Raumgleiter die unendlichen Weiten, als plötzlich ein altbekanntes Signal auf der Navigationskonsole auftaucht…
Überrascht meldet der Astronaut im Cockpit: „Zentrale! Es kommt noch ein Schiff auf uns zu… es ist der Galaxy Explorer! Orbiter.“ Hektische Aktivität entfaltet sich in der Zentrale, Magnetbänder aus Monochrom-Display-Zeiten werden eingelegt und Daten ausgelesen, während der Raumgleiter sich dem fremden und doch vertrauten Schiff nähert.
„Orbiter! Nennen Sie die Kennung des Objekts! Auf keinen Fall unautorisiert nähern… Zentrale!“ Doch es ist schon zu spät. Der Astronaut hat die Cockpithaube geöffnet und schaut sich das Ganze näher an. „Zentrale… LL 928 ist die Kennung des Objekts. Besatzung aus vier Personen… klassische Ausrüstung zu erkennen. Aber es ist groß – wirklich GROSS! Ich nehme Kontakt auf. Orbiter.“
„Orbiter! Gehen Sie vorsichtig vor… wir wissen nicht, was Sie da entdeckt haben… Kennung LL 928 ist bekannt, aber der Transpondercode des Objekts auf unserem Radar lautet 10497. Zentrale. Kommen, Orbiter! Zentrale!“ Doch der Astronaut vergisst alle Funkdisziplin: „Es ist… voller Noppen!“
„Wir waren lange da draußen… haben viel reparieren und verbessern müssen. Aber wir kommen in Frieden!“ Der Astronaut schlägt begeistert ein, als der Classic-Space-Commander des Galaxy Explorer ihm seine raumanzug-behandschuhte Hand reicht. Während die Zentrale fragt, wer da im Funk spricht, ist das Treffen der Generationen bereits in vollem Gange!
Das nun kommende chinesische Sternzeichen ist der Tiger. Das bekam ich vor allem über die Aktion zum chinesischen Neujahr in Guild Wars 2 mit, zumal zuerst mein Mann, später ich je eine Woche erkältet waren. Doch mein Mann hat – einfach so, nicht zum Valentinstag – noch einen anderen Hinweis geliefert…
Vorbereitung…
Ein Lego-Tiger! Ich mag Tiger, erwähnte ich das schon? Besonders toll: Nur die Enden der Streifen auf dem Körper des Tigers sind Prints – der Rest ist aus einfarbigen Lego-Teilen gebaut! Bögen und invertierte, runde Steigungen bilden aus einfarbigen Lego-Teilen geschwungene Streifen in schwarz-orange! Ganz großartig!
Aufbau! Hier sieht man sehr gut die aus arches und inverted slopes round gebauten Streifen.
Den Tiger kann man auch herrlich bewegen – der vordere Teil des Rumpfes, natürlich der Kopf, auch der hintere Teil des Rumpfes und die Beine sind mit Kugel- und Achsen-Gelenken beweglich! Und so kann man tolle Dinge tun:
Tiger, Bambus und Papagei.Schleichen um die Keksdose.Dort lockt Pfeffer!Was eine Schleich-Action! DAS kann dieser Tiger!
Ein wirklich großartiges Modell! Was ein Geschenk von meinem Mann – einfach so, einfach so schenkt er mir einen Tiger! Unseren Plüschtigern gefällt er auch!
Fr. Dr. Minischmidt ist mit ihrem Fahrrad „Red Miniflash“ bei der Arbeit am Beschleuniger LAToyA CoRE angekommen und wünscht sich ein Institutsgebäude mit Büro und Dusche.
Am vergangenen Freitag besuchte mich ein Freund, um den Beschleuniger LAToyA CoRE zu besichtigen. Er kam mit einem Geschenk – stellte mich vor die Wahl: Weihnachten, Geburtstag, oder gleich aufmachen? Es gibt da nur eine Antwort drauf: Ja!
Und wie soll ich sagen: Der Neuzugang ist ein Lego-Chemiker, der direkt mit einem mit grüner, fluoreszierender Flüssigkeit gefüllten Erlenmeyer-Kolben anrückte. Er ist nun an der Synchrotronstrahlenquelle USSyRI tätig:
Links nur der Kolben im Licht von USSyRI, rechts ist auch die Arbeitsbeleuchtung an. Herr Prof. Dr. Bonita, der Chemiker, sitzt am Steuerrechner.
Und so kam mir die Idee, dass nach dem Aufbau des ILBP (Institut für Lego-Beschleuniger-Physik) und der Planung und dem Aufbau ITEL (Institut für den Therapeutischen Einsatz von Lego, Motto: „Ionentherapie – ein ITEL besser!“) noch ein weiteres Institut an der Großforschungseinrichtung LAToyA CoRE angesiedelt werden wird: Das ISLA (Institut für Synchrotronstrahlungs-Lego-Anwendungen).
Daher heißt auch der Neuzugang Herr Prof. Dr. Bonita. Denn er wird sich am Telefon wie folgt melden: „ISLA, Bonita am Apparat.“ Die Warteschleifenmusik ist natürlich von Madonna…
Von alternativen Fakten halte ich nichts. Aber nachdem ich weiße Lego-Bälle mit Glow-in-the-Dark-Farbe bemalt habe und sie dann nicht mehr richtig rollen wollten, hat mein Mann mich mit alternativen Leuchtkugeln wieder aufgebaut…
Lange Belichtung mit Leuchtkugeln im äußeren Ring von LAToyA CoRE.
In der Betriebsgenehmigung für meinen Beschleuniger LAToyA empfiehlt die Behörde die Beschaffung selbstleuchtender Kugeln – da aber die Größe recht speziell ist, muss ich wohl Lego-Bälle leuchtend machen – hier bewundern Rocky und Xue die dafür beschaffte Farbe.
Wenn man sich in der Wissenschaft Stück für Stück einem Wert oder Zusammenhang nähert, kann man das mit Folgen oder Reihen tun. Stück für Stück nähert man sich an, und je näher man kommt, um so kleiner werden die Schritte, die man auf das Ziel hin tut.
Wenn es zum Beispiel eine Annäherung an die Kreiszahl pi wäre, könnte man sich Dezimale für Dezimale annähern – im nullten Schritt ist’s eine 3, im ersten 3,1, im zweiten 3,14 und so weiter. In der Realität läuft das zwar etwas anders, weil sich der Genauigkeitsgewinn pro Schritt nicht an Dezimalen orientiert. Wenn die Schritte (wie im obigen, modellhaften Beispiel) immer kleiner werden, kann man optimalerweise sagen, das die Folge oder Reihe „konvergiert“, also auf einen Wert hinstrebt – hier auf die Zahl pi.
Oft sind diese Schritte – nullter, erster, zweiter, dritter… mit einer „Laufvariable“ benannt, die oftmals „i“ heißt. Geht die Laufvariable gegen unendlich, werden die Änderungen sehr klein, die Genauigkeit sehr gut und der Aufwand sehr groß. Also bricht man irgendwann ab, wenn man die gewünschte Genauigkeit von Wert oder Funktion erreicht hat. Teils wohnt gut funktionierenden Folgen und Reihen eine automatische Verkleinerung der Änderung mit anwachsender Laufvariable „i“ inne – es steht also irgendwo der Ausdruck eins geteilt durch „i“. Ganz analog zu einem Drittel (eins durch drei), einem Viertel (eins durch vier) und so weiter, spricht man von einem i-tel. Diesen Witz habe ich mir beim Institut für Therapeutischen Einsatz von Lego (ITEL) erlaubt – es heißt eben ITEL, und das impliziert, dass durch die dortige Forschung die Therapie „um ein i-tel besser wird“.
Um ein i-tel besser ist auch mein Entwurf des ITEL-Gebäudes geworden:
Blick in das Krankenzimmer des ITEL.Blick in ein Büro im ITEL.Die Wand der Beschleunigerhalle, der Zugang zum ITEL, das Fenster des Krankenzimmers und das Fenster des Büros im ersten Stock.Das Institut für Therapeutischen Einsatz von Lego – erster Iterationsschritt, ein i-tel besser als First Glance.
Natürlich ist noch einiges zu tun: Das EG muss noch ausgestattet werden, im OG wird es noch einen Flur, ein Zimmer für die Pflegenden und einen Raum für bildgebende Verfahren geben. Aber es geht Stück für Stück, schrittweise, eben iterativ voran!
Nach einer langen Planungsphase – hier gezeigt immer wieder mit Render-Bildern aus dem Planungsprogramm Studio – und einer Bestell- und Bauphase ist es nun so weit. Gestern habe ich das letzte Teilmodell, die Ionentherapie PaTSy, im beleuchteten Video mit ein paar Erklärungen gezeigt. Hier ist sie, die Gesamtübersicht!
Die Gesamtansicht der Beschleunigeranlage LAToyA CoRE.
Mittlerweile sind alle Komponenten aufgebaut und auf der blauen Acrylglasplatte angeordnet. In Gelb links unten das B-Mesonen-Experiment BIFoCal (B-Meson Identification and Forward Calorimeter) für Präzisionsmessungen der CP-Verletzung im B-Mesonen-System, dahinter in weiß, schwarz und dunkelrot der Kollisionsdetektor PASTA CoDe (Physics And Semiconductor Application Collision Detector), das Entdeckungsinstrument, in dem zum Beispiel nach neuen Teilchen gesucht würde. Dahinter als weißes Becken mit gelbem Geländer außen und schwarzem innen sowie langem Strahlrohr, von rechts kommend, das Transmutationsexperiment FaNTASy (Fast Neutron Transmutation Accelerator-driven System). Oberhalb der Bildmitte die Ionentherapie mit Gantry, genannt PaTSy (Particle Therapy System). Der Kran steht auch noch da – und vor ihm die Beschleunigereinheit AMUR (Acceleration Mechanism Unit for storage Ring) und noch weiter vorne die Synchrotron-Strahlenquelle USSyRI (Ultrabrillant Source of Synchtrotron-Radiation using Interferometry) mit Undulator und Experimentierhütte. Im Inneren des Rings der Kontrollraum und der Vorbeschleuniger IMBABS (Injection Mechanism for Balls of Acrylonitrile Butadiene Styrene).
Auf den Ersatz-Magneten für den Ring liegt zwischen FaNTASy und PaTSy das Betriebsbuch, wie es die Genehmigung verlangt. Das wird auch regelmäßig geführt – für mich macht das nicht nur wegen der Anlage selbst Spaß, sondern auch, weil es ein Dr.-Who-Notizbuch ist.
Ca. 6300 Teile sind verbaut, davon drei Lego-Motoren, zwei Batterie-Boxen, dazu diverse Kabel, Powerbricks und LED-Steine von Light Stax. Derzeit läuft das Verfahren zur Genehmigung des erweiterten Betriebs. Ein paar Ideen habe ich freilich noch, die ich gerne umsetzen würde – klein gedacht eine Platte, die den Kabelsalat zwischen BIFoCal und USSyRI ein bisschen ordnet. Etwas größer gedacht könnte das Institutsgebäude des Instituts für Lego-Beschleuniger-Physik (ILBP) ganz rechts angebastelt werden – ein Technic-Brick mit Pins drin ist dafür installiert, ein Plan dafür existiert auch schon. Mehr in Richtung Zukunftsmusik geht ein Auditorium am Beschleuniger, dort, wo gerade das Betriebsbuch liegt, sowie ein Gebäude des Instituts für therapeutischen Einsatz von Lego (ITEL), dort, wo gerade der Kran steht. Die eigentliche Anlage ist aber nun fertig.
Die Technische Universität von Noppenstein (TUN) freut sich über ihre neue Forschungseinrichtung, und an der KAT (Klemmbaustein-Akademie für Technik) werden auch schon Kurse für Lego-Strahlenschutzbeauftragte vorbereitet.
Eigentlich hatte ich mir vorgenommen, meine Mediathek hier in Sachen Speicherplatz zu schonen, indem ich künftige Videos nachbearbeitet auf Youtube veröffentliche und dann hier verlinke. Da aber nun (bis auf acht Ecken des Teppichs im Bestrahlungsraum – da fehlen noch je vier Tile modified 2×2 in Dreiecksform in dark turquoise bzw. medium azure) auch die Ionentherapie fertig ist, muss ich doch nochmal…
Da ein paar Fragen aufkamen, als ich das Modell und das Video davon meinen Freunden gezeigt habe: Ionentherapie ist eine Form der Strahlenherapie in der Behandlung von Krebs. Dabei werden beschleunigte Protonen oder auch schwerere Atomkerne als Strahlung verwendet. Um zu erklären, warum das besonders ist, mache ich einen kleinen Exkurs in die „konventionelle“ Strahlentherapie.
Konventionelle Strahlentherapie verwendet beschleunigte Elektronen und bestrahlt den Tumor entweder mit den schnellen Elektronen oder mit der Strahlung, die bei deren Abbremsen in einem Metalltarget entsteht. Diese Bremsstrahlung entspricht besonders harter Röntgenstrahlung. Damit umgebendes Gewebe geschont wird und nur die Tumorzellen von der Strahlung zerstört werden, bestrahlt man meist aus mehreren verschiedenen Richtungen – eine bewegliche Strahlführung (Gantry) wird also benutzt. Brems- und Elektronenstrahlung richten aber auf ihrem Weg durch den Körper, während sie sich abschwächen, immer weniger Schaden an – würde ich aus einer Richtung bestrahlen und der Tumor sitzt in zehn Zentimetern Tiefe unter der Haut, würde die Haut und das zwischen Tumor und Haut liegende Gewebe mehr Strahlung abbekommen als der Tumor selbst. Daher die bewegliche Strahlführung.
Alternativ können auch radioaktive Stoffe genutzt werden – gebräuchlich sind Afterloading und das sogenannte Gamma-Knife. Im ersteren Falle wird (meistens in einer vorhandenen Körperhöhle) ein Applikationsschlauch gelegt, damit weder der Patient noch der Arzt lange der Strahlung ausgesetzt sind, bevor der Strahler am Ort des Tumors ist, und dann automatisch in dem Schlauch ein Strahler dorthin bewegt, dort kurz belassen und wieder zurückgezogen. Das eignet sich natürlich nur für Tumore, die nah an natürlichen oder chirurgisch schaffbaren Kanälen liegen. Das Gamma-Knife widerum setzt auf viele „kleinere“ Strahler, deren Strahlen sich an einem Punkt kreuzen – und diesen Punkt richtet man auf den Tumor. Wieder kriegt von jedem Strahler von außen die Haut mehr ab als der Tumor, aber durch das Überkreuzen wird dann doch der Tumor vor allem, das umgebende Gewebe weniger bestrahlt.
Daneben gibt es noch Therapie mit offenen, im Rahmen von Medikamenten in den Körper gebrachten radioaktiven Stoffen, zum Beispiel radioaktives Iod bei Schilddrüsenkrebs. Natürlich kriegt auch der Rest des Körpers dabei etwas ab, bevor das Iod in der Schulddrüse angekommen ist – aber das funktioniert dennoch recht gut.
Ionentherapie ergänzt die genannten Werkzeuge nun. Denn es gibt durchaus tief im Körper liegende Tumore, die von Gewebe umgeben sind, das unbedingt geschont werden muss. Es wäre also echt schön, wenn es Strahlung gäbe, die auf ihrem Weg zum Tumor wenig Schaden anrichtet, am Tumor selbst aber auf kurzer Strecke fast alle ihre Energie deponiert und somit an den Tumorzellen einen großen Schaden anrichtet. Elektronen, Bremsstrahlung, Gammastrahlung, sie alle verhalten sich nicht so. Wäre doch schön, wenn… indes, solche Strahlung gibt es. Atomkerne wie Protonen (Atomkern des Wasserstoffs) oder Kohlenstoff-Kerne… eigentlich alle Atomkerne haben nämlich die Eigenschaft, dass sie bei bestimmter Geschwindigkeit (oder eher Bewegungsenergie) „minimalionisierend“ sind. Sie bewegen sich also mit großem Tempo durch zum Beispiel gen Körper und geben nur ganz wenig Energie ab. Wären sie schneller, würden sie mehr Schaden anrichten, wären sie langsamer, ebenfalls.
Wenn man nun die Geschwindigkeit bzw. Bewegungsenergie der Ionen richtig wählt und sehr genau weiß, wie viel Gewebe zwischen der Haut und dem Tumor liegt, kann man dafür sorgen, dass die Ionen im zu schonenden Gewebe „minimalionisierend“ sind, aber mit diesem geringen Energieverlust genau am Beginn des Tumors so langsam werden, dass sie nicht mehr minimalionisierend sind – und binnen kurzer Strecke all ihre Energie abgeben und dabei am Tumor enormen Strahlenschaden anrichten. Diesen „Berg“ oder „Gipfel“ der Energieabgabe nennt man den Bragg-Peak. Den Bragg-Peak macht sich die Ionentherapie zu nutze – Protonen, Kohlenstoff-Ionen oder auch andere Atomkerne werden passgenau so schnell auf den Körper gestrahlt, dass sie beim Eindringen und bis zum Beginn des Tumors minimalionisierend sind und dann die Tumorzellen – bildlich gesprochen – regelrecht verbrennen. Leider ist die Methode aufwändig – man braucht dafür einen Teilchenbeschleuniger, und zwar einen etwas größeren als für konventionelle Strahlentherapie mit Linearbeschleuniger.
Natürlich kann man immer besser werden. Wie bei konventioneller Strahlentherapie kann man umgebendes Gewebe auch noch zusätzlich schützen, in dem man nacheinander von verschiedenen Seiten einstrahlt, die Strahlen haben dann ihren Bragg-Peak im Tumor und kreuzen sich im Tumor. Ionen ablenken ist aber ein bisschen aufwändiger als Elektronen ablenken…
Wenn Ihr nun nur Bahnhof verstanden habt, erklären Euch zum Beispiel die Seiten des Heidelberger Ionentherapiezentrums oder auch der Wikipedia-Eintrag dazu gerne mehr oder besser, als ich das hier kann. Genau vom Gantry, der beweglichen Strahlführung des Heidelberger Ionentherapiezentrums, habe ich mich aber inspirieren lassen, als ich an meinem Beschleuniger LAToyA CoRE das Particle Therapy System PaTSy gebaut habe. Und genau dieses ist heute fertig geworden:
PaTSy, erster Eindruck mit Original-Ton. Nachsynchronisieren haben wir – weil ich es einfach dringend online bringen wollte – noch nicht angefangen. Am Ende ein kleiner Flug vom Gantry zum Bestrahlungsraum, um den sich die Bestrahlungsvorrichtung dreht.
The Highway Tales 