Wissen: PSI – 20 Jahre im Dienst von Wissenschaft und Forschung

So zählen heute Material- und Biowissenschaften, Strahlenmedizin wie auch allgemeine Energieforschung und energiebezogene Umweltforschung zu seinen Kernkompetenzen.  Das PSI ist einzigartig in der Schweizer Forschungslandschaft. Einerseits aufgrund seiner stark multidisziplinären Forschung, die Natur- und Ingenieurwissenschaften in den Projekten vereinigt, anderseits aufgrund der komplexen Grossanlagen, die das PSI entwickelt, baut und betreibt. Diese Anlagen stehen der Wissenschaftsgemeinde aus Hochschulen und Industrie für deren eigene Projekte zur Verfügung. Einige dieser Anlagen gehören zum Feinsten, was die Wissenschaft derzeit zu bieten hat. Rund 20’000 externe Wissenschaftler haben seit der Gründung des PSI von der einmaligen Forschungsinfrastruktur profitiert und ihre wissenschaftlichen Arbeiten am PSI durchgeführt.


Auf den Spuren von Proteinen an der SLS
Seit sechs Jahren ist am PSI die Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS in Betrieb. Diese zählt zu den besten Anlagen der Welt. Die SLS ist ein riesiges Mikroskop und ein gigantischer Röntgenapparat. Hier werden Elektronen bis nahe an die Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und durch spezielle Magnete abgelenkt, sodass in Vorwärtsrichtung das charakteristische hochintensive Synchrotronlicht entsteht. Diese elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von Infrarot- bis zu hartem Röntgenlicht eignet sich hervorragend für die Strukturaufklärung von Materie, für Spektrometrie und feinste Strukturierung von Materialoberflächen im Nanometerbereich für hoch aufgelöste, bildgebende Verfahren. Die laufenden Forschungsprojekte sind sehr breit gefächert. Besonders attraktiv für die Benutzerschaft sind die Strahllinien der Proteinkristallographie. Dort werden die Strukturen von Proteinen bei höchster örtlicher Auflösung bestimmt, was insbesondere für die Entwicklung von Arzneimitteln und die Erforschung der Funktionen des menschlichen Genoms sehr wichtig ist.


Sanfte Krebsbekämpfung mit Protonentherapie
Das PSI ist Pionier auf dem Gebiet der Krebsbehandlung mit Protonen. Die einzige Anlage für Protonenstrahlentherapie in der Schweiz steht am PSI. In den vergangenen Jahren wurde die Anlage weiterentwickelt und zusammen mit dem bestehenden Bestrahlungsgerät Gantry 1 ein neuer kompakter  Protonenbeschleuniger namens COMET in Betrieb genommen, womit diese neue Technik nun das ganze Jahr für die Patientenbehandlung zur Verfügung steht. Im Laufe dieses Jahres wird zudem ein weiteres Bestrahlungsgerät, Gantry 2 genannt, getestet, mit dem sich auch bewegliche Tumoren behandeln lassen, wie zum Beispiel im Lungenbereich, und anschliessend für den Patientenbetrieb freigegeben. Mit der ausgefeilten Technologie von COMET und Gantry 2 setzt das PSI wiederum neue Massstäbe. Bis Ende 2007 wurden mit der am PSI entwickelten, weltweit einzigartigen Bestrahlungstechnik 320 Patienten mit Hirn-, Schädelbasis- und Wirbelsäuletumoren und mit Sarkomen im Beckenbereich behandelt. Mehr als 20 Prozent davon waren Kinder und Jugendliche, für diese schonende Bestrahlungsmethode besonders vorteilhaft ist.


Individuelle Mobilität mit geringen CO2-Emissionen
Der Verkehr trägt heute mit einem Drittel zu den weltweiten CO2-Emissionen und damit zur Klimaerwärmung bei und der Anteil wird noch grösser. Es müssen Fahrzeugantrieb entwickelt und auf den Markt gebracht werden, welche einen wesentlich geringeren CO2-Ausstoss haben. Das PSI ist eines der führenden Zentren bei der Entwicklung auf Brennstoffzellentechnologie basierenden Antriebsystemen von Personenwagen. Brennstoffzellen werden mit Wasserstoff betrieben, der mit erneuerbaren Energien oder mit Kernenergie hergestellt werden kann, womit nur sehr geringe CO2-Emissionen entstehen. Im Fahrzeug selbst wird der Wasserstoff mit Sauerstoff in elektrische Energie umgewandelt und Elektromotoren treiben das Fahrzeug an. Die beim Bremsen freiwerdende Energie kann in speziellen elektrischen Kondensatoren kurzzeitig gespeichert und bei der Beschleunigung des Fahrzeugs wiederverwendet werden. Die Energieeffizienz solcher Fahrzeuge ist besonders gross. Das PSI arbeitet mit Automobilherstellern zusammen an dieser zukunftsweisende Technologie.


Blick ins Innere mit neuartiger Neutronen- und Röntgen-Tomografie
Die am PSI vorhandenen, einzigartigen Techniken der Tomografie mit Neutronen- oder Synchrotronstrahlung erlauben es auch, das Innere von Proben darzustellen, ohne sie zu zerschneiden oder gar zu zerstören. Auf diesem Weg lassen sich Strukturen unbeschädigt bestimmen, beispielsweise von versteinerten Embryonen primitiver Tiere wie der fossile Wurm Markuelia. Dieser Blick zurück in die Geburtsstunde des Lebens eröffnet den Forschenden fundamental neue Einsichten. Anhand von Schichtaufnahmen fossiler Embryos aus der Urzeit sind Entwicklungstheorien teilweise umzuschreiben, zumal Fossilien den einzigen direkten Zugang zur Entstehungsgeschichte des Lebens auf der Erde bilden.


Das PS in Kürze
Das Paul Scherrer Institut (PSI) ist ein multidisziplinäres Forschungszentrum für Natur- und Ingenieurwissenschaften. Zusammen mit in- und ausländischen Hochschulen, andern Forschungsinstituten und der Industrie arbeitet das PSI in den Bereichen Festkörper- und Materialforschung, Teilchenphysik, Biologie und Medizin, Energie und Umweltforschung. Das PSI will für die kommenden Generationen den Weg zu einer nachhaltigen Entwicklung von Gesellschaft und Wirtschaft ebnen. Es engagiert sich für die Umsetzung neuer Erkenntnisse in der Industrie und bietet als internationales Kompetenzzentrum auch Dienstleistungen für Externe an.


1300 Beschäftigte
Das PSI ist mit seinen 1300 Mitarbeitenden das grösste nationale Forschungsinstitut – und das Einzige seiner Art in der Schweiz. Es entwickelt, baut und betreibt komplexe Grossforschungsanlagen, die bezüglich Wissen, Erfahrung und Professionalität besonders hohe Anforderungen stellen. Für die Wissenschaftsgemeinschaft ist das PSI eines der weltweit führenden Benutzerlabors. (mc/ps)

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