¿Cuál es la Historia?

Durch feste Objekte sehen: ein alter Traum des Menschen, ermöglicht mit Hilfe der modernen Technologie, wie Flugmaschinen, U-Boot, Fernsehen oder Weltraumflüge. Die Geschichte begann vor mehr als einem Jahrhundert, als der deutsche Physiker Wilhelm Röntgen die nach ihm genannte X-Strahlung entdeckte. Diese neue Technologie –damals von manch einem Geschäftsmann für marktuntauglich gehalten- stellte ein entscheidender Vorsprung in den Bereichen Medizin, Technik und anderen fortgeschrittenen Industriezweigen dar. Danach kamen weitere Verfahren, um Radiographien zu erhalten, das Innere der Materie zu erforschen und nach Defekten, Hohlräumen, Dichteunterschieden oder Mineralablagerungen zu suchen: Ultraschalluntersuchungen, elektromagnetische Strahlung, medizinische Sonogramme, Erdbebenwellen, Laser, PET und subatomare Partikel. Die Geschichte dieses Technologiefeldes ist lang und nicht einfach in wenigen Zeilen zusammenfassbar. Mehr noch, wir stehen noch am Anfang. Angesichts der Vielfalt der einsetzbaren Partikel (Myonen, Mesonen und Tachyonen sogar), wer könnte eine Zukunft in Form von praktischen und marktfähigen Anwendungen voraussehen?

Auf jeden Fall geht ein Teil dieser Geschichte sehr nah an dem Ort vor, wo ich zum Thema schreibe, in einem Gründerzentrum des Ilgner-Gebäudes in der Nähe von Bilbao (Spanien), auf ehemaligem Gelände von Altos Hornos de Vizcaya, des ehemaligen Hochburgs der baskischen Montanindustrie. Dort hat ein Team Physiker von den Universitäten Kantabrien (Carlos Díez und Pablo Martínez) und Oviedo (Pablo Gómez) die Firma Muon Systems S.L. gegründet, mit dem Ziel gegründet, ein marktfähiges System zur Detektion von Myonen für die technische Analyse großer Industrie- und Baustrukturen zu entwickeln.

Im Unterschied mit anderen konventionellen Technologien wie Röntgen- oder Ultraschallaufnahmen benötigt die Myon-Tomographie keine Wellen- oder Partikelemmissionsquellen. Myon ist ein 100%iges Naturprodukt: kommt aus dem Weltraum und wird durch Zersetzung der kosmischen Strahlung erzeugt, indem es mit den Gasen der oberen Schichten der Atmosphäre kollidiert, in einem Prozess, der als Hadronkaskade bezeichnet wird. Jede Minute wird ein Abschnitt von 1 Quadratmeter von mehr als 10.000 dieser Partikel durchlauft, was einen Eindruck von den Abmessungen des Empfangsinstruments, der maximal erreichbaren Auflösung und der Zeit für die Bildgestaltung vermittelt. Man kann das alles nur so mit dem Taschenrechner berechnen.

Das Verfahren dem ähnlich, das vor einigen Jahren von japanischen Wissenschaftler in der Pyramide von Keops (Ägypten) auf der Suche von versteckten Innenräumen eingesetzt wurde: Platten, die im Wesentlichen aus Szintillationszählern bestehen, ähnlich denen, die am CERN oder anderen Partikelforschungszentren eingesetzt werden, messen die Anzahl der abgafangenen Myonen. Die aus verschiedenen Einfallswinkeln erhaltenen Ergebnisse werden dann mittels einer tomographischen Analysesoftware integriert. So ist es möglich zu wissen, ob das Innere des Materials gleichförmig ist oder ob es Lücken oder Unregelmäßigkeiten jeglicher Art existieren. Die so gewonnenen Informationen sind von entscheidender Bedeutung, um Fehler in Metallstrukturen, Beton oder anderen Materialien zu erkennen.

Carlos Díez selbst, den ich beim B-Venture Bilbao 2018 kennengelernt habe, erklärt, dass “im Gegensatz zu den in der Größen Pyramide eingesetzten Geräten, die von einem Ort zum anderen verlegt wurden, unsere Geräte bleiben fest angebracht, paarweise und an speziell ausgewählten Positionen platziert, um das innere Bild des Materials zu erhalten, das uns am meisten interessiert”. Auf dieser Weise braucht man für ein CT-Scan nicht wie früher mehrere Wochen, sondern das Bild ist schon in wenigen Stunden verfügbar.

Ein Startup, das aus einer so anspruchsvoller Idee und solch ausgeklügelten Technologien entstanden ist, ist im spanischen Gründerökosystem nicht gerade am gebräuchlichsten. Ähnliche Initiativen gibt es in Deutschland schon, aber beim Pionierstand dieser Technik sowie angesichts Kapitalisierungsschwierigkeiten und Mangels an Talent zur Vermarktung seiner eigenen Produkte seitens der deutschen Gründer stellt sich heraus, dass die Aussichten auf wirtschaftlichen Erfolg nicht viel größer sind als in Spanien, trotz des höheren wissenschaftlichen und technologischen Niveaus der deutschen Industrie und der Universitäts- und Forschungszentren.

Eine Geschäftsidee wie Muon Systems S.L. verlangt erhebliche Kapitalbeträge nur zur Startphase. Allein die Entwicklung von Prototypen würde eine Investition mi Bereich einer Million Euro erfordern. Leider kommen die von spanischen Risikoinvestoren bereitgestellten Summen nicht einmal in die Nähe dieser Beträge. Ein weiteres Hindernis befindet sich im Fehlen von Normen und Standards. Es handelt sich um ein so innovatives Gebiet, dass es noch keine Zeit gegeben hat, einen passenden ISO-DIN-Normierungskontext zur konvenienten Interoperabilität und zu den erforderlichen Skaleneffekten zu schaffen.

Im Vorfeld der o.g. Anlaufphase ist in Deutschland unter Schirmherrschaft der Bundesregierung und der Helmholtz-Gemeinschaft eine Arbeitsgruppe zur Erforschung kondensierter Materie mit subatomaren Partikelflüssen eingerichtet worden.

In der o.g. Site der PT-DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) wird auch ein Überblick über die Branchen angeboten, in denen die relevanten Technologien zum Einsatz kommen könnten: Physik, Medizin, Chemische Industrie, Geologie, Materialforschung und dergleichen. Das von der Helmholtz-Gemeinschaft getragene Forum, mit Beteiligung von mehr als 39.000 Wissenschaftler und Praktiker aus allen deutschen Universitäten und Hochschulen, hat sich zum Ziel gesetzt, bei der Entwicklung eines breiten Spektrums neuer Technologien zur Erforschung der festen Materie nicht nur auf der Grundlage von Myonen, sondern auch anderer Arten von Teilchen wie Photonen, Neutronen, geladenen Teilchen und sogar eine derzeit so futuristische Partikel wie das Meson.