Der Körperscanner - scinexx.de
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Der Körperscanner

Wie bekomme ich die "Blaupause" eines Menschen?

Es gibt bei der Teleportation ein grundlegendes Problem: Egal, ob der Transporter nur die „Blaupause“ der gebeamten Person als reinen Datenstrom schickt oder zusätzlich auch seine Atome – schon das Scannen eines Menschen bis auf die molekulare oder atomare Ebene erfordert einen enormen Aufwand an Energie und Zeit – und widerspricht im Extremfall sogar den Gesetzen der Physik.

XFEL
Der European XFEL erzeugt die stärksten Röntgenlaserpulse der Welt und blickt damit tief in die Struktur der Materie. © European XFEL / Jan Hosan

Das Problem des Abtastens

Das erste Problem: Je kleiner die auszulesenden Objekte sind, desto höher muss auch die Rasterschärfe des Abtastens sein. Für ein Scannen mit elektromagnetischer Strahlung bedeutet dies, dass die Wellenlänge weit kleiner sein muss als die des sichtbaren Lichts. Um beispielsweise die Reaktionen und Struktur von Molekülen zu erfassen, nutzen Forscher die ultrakurzen, gerichteten Strahlen von Röntgenlasern. Deren kurzwellige Pulse erzeugen beim Durchstrahlen des Zielobjekts ein Beugungsmuster, das Rückschlüsse auf die Struktur erlaubt.

Um jedoch dieses Scannen mit hoher Auflösung zu ermöglichen, müssen die ultrakurzen Röntgenpulse extrem kurzwellig und damit energiereich sein. Denn je kurzwelliger eine Strahlung ist, desto mehr Energie enthält jedes einzelne ihrer Photonen. Der zurzeit leistungsstärkste Röntgenlaser der Welt, der European XFEL in Hamburg, kann bis zu 27.000 Laserpulse pro Sekunde mit einer Wellenlänge von nur 0,05 Nanometer erzeugen, die Energie dieser Röntgenphotonen liegt bei 25 Kiloelektronenvolt (keV). Entsprechend groß ist der Energieverbrauch der gesamten Anlage.

Schichtweise gegrillt

Damit aber sind die Röntgenpulse so energiereich, dass sie ihre Zielmoleküle beim Durchleuchten zerstören. Wenn ein solches Photon auf ein Atom trifft, sprengt seine Energie eines oder sogar mehrere Elektronen aus ihren Bahnen und kann im Extremfall einen Atomkern sogar seiner gesamten Atomhülle berauben – es entsteht ein Plasma. Für die Teleportation bedeutet dies: Schon das Scannen ist ein unausweichliches Todesurteil. Das Abtasten würde die molekulare Struktur der abgetasteten Gewebe komplett zerstören.

Hinzu kommt: Bisher kann selbst der XFEL nur einzelne Moleküle oder dünne Schichten durchleuchten. Für die Teleportation aber muss unser gesamter Körper bis ins Innerste abgetastet und eingescannt werden. Im unangenehmsten Fall bedeutet dies, dass der Scanner unseren Körper Schicht für Schicht mit extrem energiereichen Pulsen abtastet – wir werden sozusagen bei lebendigem Leibe gegrillt. Und diese Qual würde noch dazu gefühlt endlos dauern: Um alle Atome und Moleküle unseres Körpers auszulesen, würde der Scanner weit länger als die Lebenszeit der im Transporter auf ihr Beamen wartenden Person brauchen.

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Scannen durch Magnetfelder?

Theoretisch denkbar wäre aber auch, dass der Transporter die zu beamende Person mit einem Verfahren ähnlich der Kernspin-Resonanzspektroskopie (NMR) scannt. Bei dieser bringen starke, schnell wechselnde Magnetfelder die magnetischen Spins der einzelnen Atome zu Schwingen. Aus den dabei entstehenden Resonanzen lässt sich unter anderem der Bindungszustand von Atomen und die Struktur von Molekülen ermitteln.

Der Vorteil: Diese Art der Analyse ist weitgehend zerstörungsfrei und funktioniert von Atomen bis zu Biomolekülen wie Proteinen und DNA-Teilen. Allerdings ist das Verfahren sehr störungsanfällig, so dass alle Proben möglichst weit heruntergekühlt und die Magnetfelder hohe Feldstärken erreichen müssen. Für das Scannen im Transporter hieße das: Die Person wird erst schockgefrostet und dann werden die NMR-Spektren ihrer Moleküle bestimmt.

Durch Vergleich dieser Signaturen mit großen Moleküldatenbanken kann der Transporter dann die molekulare Blaupause dieses Menschen ermitteln – im Idealfall. Denn um die Moleküle sicher identifizieren zu können, müssen Proben normalerweise mehrfach aus unterschiedlichen Richtungen gemessen werden. Bisher funktioniert dieses Verfahren zudem nur mit geringen Probenmengen wie Molekülen in Lösung oder dünnen Schichten von Feststoffen – sonst sind die Störsignale zu stark. Ob man jemals einen kompletten Menschen mit NMR scannen könnte, ist daher offen.

Damit scheint klar: Die Teleportation von Menschen muss einige gewaltige Hürden überwinden, wenn sie Wirklichkeit werden soll. Oder könnte vielleicht die Quantenphysik einen Ausweg bieten? Immerhin macht sie vor, wie das Beamen funktionieren kann…

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Teleportation
Vom "Star-Trek"-Transporter zu gebeamten Quanten

"Beam me up, Scotty!"
Teleportation bei Star Trek

Vom Körper zum Materiestrom
Wie bekommt man unsere Atome von A nach B?

Beamen als Datenstrom
Wie viel Information steckt in einem Menschen?

Der Körperscanner
Wie bekomme ich die "Blaupause" eines Menschen?

Teleportation im Quantenreich
Wie das Beamen von Teilchen funktioniert

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