Strahlentherapie und Entstehung von Elementen

Die beiden Advanced Grants des Europäischen Forschungsrats (European Research Council, ERC) sind am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt angesiedelt. Sie sind Förderung und Anerkennung gleichermaßen: ERC Advanced Grants werden ausschließlich auf Basis der wissenschaftlichen Exzellenz der beantragten Projekte vergeben und richten sich an etablierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aller Fachbereiche, deren hochinnovative Projekte erheblich über den bisherigen Forschungsstand hinausgehen und neue Forschungsgebiete erschließen. Ausgestattet sind sie mit einer Förderung in Höhe von jeweils maximal 2,5 Millionen Euro über einen Zeitraum von fünf Jahren.

„Die TU Darmstadt freut sich mit Professor Martínez-Pinedo und Professor Durante“, sagt Professorin Dr. Barbara Albert, Vizepräsidentin für Forschung und wissenschaftlichen Nachwuchs an der TU Darmstadt. „Ihre Auszeichnung mit dem hochangesehenen ERC Advanced Grant ist zugleich eine Auszeichnung für die starke Forschungspartnerschaft von GSI und TU Darmstadt.“

Experte auf dem Gebiet der Strahlenbiologie und der medizinischen Physik

Marco Durante ist Professor am Institut für Festkörperphysik des Fachbereichs Physik der TU und Leiter der GSI-Forschungsabteilung Biophysik. Er ist weltweit anerkannter Experte auf dem Gebiet der Strahlenbiologie und der medizinischen Physik, vor allem für die Therapie mit Schwerionen und Strahlenschutz im Weltraum. In seinem neuen Projekt mit dem Titel „Biomedical Applications of Radioactive ion Beams (BARB)“ will Durante die Tumortherapie mit geladenen Teilchen weiterentwickeln. „Die Teilchentherapie ist stark im Wachstum begriffen und ist möglicherweise die wirksamste und präziseste Strahlentherapietechnik. Allerdings schränken Reichweitenunsicherheit und schlechte Bildführung ihre Anwendungen immer noch ein. Die Verbesserung der Genauigkeit ist der Schlüssel zur Erweiterung der Anwendbarkeit der Teilchentherapie“, erklärt Durante. Dies könne auch eine bessere Behandlung von kleineren Metastasen oder Tumoren in der Nähe kritischer Strukturen und von kleinen Zielen bei nicht-krebsartigen Krankheiten erlauben.

Die neue Idee besteht darin, denselben Strahl für die Behandlung und für die Bildgebung während der Behandlung zu verwenden. Radioaktive Ionenstrahlen sind dafür das ideale Werkzeug, aber ihre Intensität ist bisher für therapeutische Anwendungen nicht ausreichend. Erst hochmoderne Anlagen wie FAIR und der bei GSI/FAIR bereits laufende Experimentierbetrieb „FAIR-Phase 0“ können solche intensiven Strahlen erzeugen.

Von BARB profitiert auch die TU Darmstadt. „Es ist ein perfektes Thema für die Lehrveranstaltungen Medical Physics und Radiation Biophysics, die ich anbieten werde“, sagt Durante. Zudem würden im Projekt Promotionsstellen entstehen.

Experte auf dem Gebiet der Entstehung chemischer Elemente in Sternen

Gabriel Martínez-Pinedo ist Leiter der GSI-Forschungsabteilung Theorie sowie Professor am Theoriezentrum des Instituts für Kernphysik am Fachbereich Physik der TU und ein Hauptforscher des an der TU angesiedelten Sonderforschungsbereichs (SFB) 1245 „Kerne: Von grundlegenden Wechselwirkungen zu Struktur und Sternen“. Er ist als Experte auf dem Gebiet der Entstehung chemischer Elemente in Sternen weltweit anerkannt. Er war Co-Leiter der internationalen Kollaboration, die 2010 vorhersagte, dass die Synthese von schweren Elementen in einer Neutronensternverschmelzung zu einem charakteristischen elektromagnetischen Signal namens Kilonova führt. 2017 konnten Observatorien das vorhergesagte elektromagnetische Signal nach der Verschmelzung zweier Neutronensterne nachweisen .

In seinem neuen, durch den ERC Advanced Grant geförderten Projekt mit dem Titel „Probing r-process nucleosynthesis through its electromagnetic signatures (KILONOVA)“ wird Martínez-Pinedo diese Ansätze weiterentwickeln: „Das Projekt zielt darauf ab, eine der grundlegenden Fragen der Physik zu beantworten: Wie und wo werden die schweren Elemente von Eisen bis Uran im r-Prozess hergestellt?“ Das Projekt habe enge Berührungspunkte mit dem SFB und werde Synergien generieren, so Martínez-Pinedo: „Technologien, die in meinem ERC-Projekts entwickelt werden, werden zu den Arbeiten im Sonderforschungsbereich beitragen und umgekehrt.“ Seine eigene sowie die Forschung, die im Rahmen des Projekts von Promovierenden und Postdocs geleistet werde, werde ebenfalls in den SFB und in die Lehre an der TU einfließen.

Der Wissenschaftliche Geschäftsführer von GSI und FAIR, Professor Dr. Paolo Giubellino, unterstrich: „Es ist eine fantastische Leistung. Ich freue mich außerordentlich über die Würdigung dieser herausragenden Wissenschaftler, die mit ihren innovativen Projekten und ihrem Engagement wichtige Herausforderungen in der theoretischen Kernphysik und in der experimentellen medizinischen Physik angehen. Die Grants belegen die herausragende Qualität der wissenschaftlichen Forschung bei GSI und FAIR.“

GSI/sip