Am 1. Januar 2023 wurde das Paul Scherrer Institut PSI 35 Jahre alt. Und diese zurückliegenden 35 Jahre waren reich an Ereignissen. Ein Teil dieser Ereignisse hat mit der Entwicklung des Instituts zu tun, mit der Institutsgeschichte: Neue Grossforschungsanlagen sind dazugekommen, die Protonentherapie gewann zunehmend an Bedeutung; wichtig waren auch Spin-offs, die am PSI entstanden, oder Lizenzverträge, die geschlossen wurden. Und, ganz aktuell, die Ausrichtung auf die Erforschung und praktische Nutzung der Quantenphysik. Ein anderer Teil der Ereignisse hat mit der Forschung selbst zu tun, mit der Wissenschaftsgeschichte am PSI. Hier geht es um Forschung und Forschungsergebnisse, die nicht nur, aber doch auch zu einem grossen Teil mit den einzigartigen Grossforschungsanlagen des PSI in Zusammenhang stehen. Im Folgenden präsentieren wir je eine kleine Galerie zur Institutsgeschichte und eine zweite zum Thema Forschung und Forschungsergebnisse.
Text: Christian Heid
Institutsgeschichte
1988: Gründung des Paul Scherrer Instituts PSI
Die Geschichte des Paul Scherrer Instituts PSI beginnt am 1. Januar 1988. Das PSI entsteht aus der Fusion zweier bereits besehender Institute, dem Eidgenössischen Institut für Reaktorforschung (EIR) und dem Schweizerischen Institut für Nuklearforschung (SIN). Im unteren Aaretal entwickelt sich damit das grösste Forschungsinstitut der Schweiz, das heute, im Jahr 2023, 2200 Mitarbeitende beschäftigt. Das PSI entwickelt, baut und betreibt grosse und komplexe Forschungsanlagen und stellt sie der nationalen und internationalen Forschungsgemeinde zur Verfügung. Auf der Luftaufnahme aus dem Jahr 1988 sind die Gebäude auf dem PSI-Areal beiderseits der Aare zu sehen. © Paul Scherrer Institut
Die Geschichte des Paul Scherrer Instituts PSI beginnt am 1. Januar 1988. Das PSI entsteht aus der Fusion zweier bereits besehender Institute, dem Eidgenössischen Institut für Reaktorforschung (EIR) und dem Schweizerischen Institut für Nuklearforschung (SIN). Im unteren Aaretal entwickelt sich damit das grösste Forschungsinstitut der Schweiz, das heute, im Jahr 2023, 2200 Mitarbeitende beschäftigt. Das PSI entwickelt, baut und betreibt grosse und komplexe Forschungsanlagen und stellt sie der nationalen und internationalen Forschungsgemeinde zur Verfügung. Auf der Luftaufnahme aus dem Jahr 1988 sind die Gebäude auf dem PSI-Areal beiderseits der Aare zu sehen. © Paul Scherrer Institut
1988: STARS – ein wichtiger Auftrag im Gründungsjahr
Noch im Gründungsjahr 1988 verpflichtet sich das PSI in der Vereinbarung «STARS», die für die Sicherheits-Überwachung der Schweizer Kernkraftwerke zuständige Aufsichtsbehörde, das Eidgenössische Nuklearsicherheitsinspektorat ENSI, fachkundig zu unterstützen. Heute liegt der Fokus des Programms auf der Kern- und Brennstoffsicherheit. So berechnete das PSI im Jahr 2011 zum ersten Mal vollständig die Kernbeladung der Brennstäbe für das Kraftwerk Beznau 1, die der Kernkraftwerksbetreiber vorgeschlagen hatte. Mittlerweile führt das PSI entsprechende Berechnungen jedes Jahr für alle Schweizer Kernkraftwerke durch. Erfreulich: Das PSI konnte bisher immer die Berechnungen der Werke bestätigen. © Axpo
Noch im Gründungsjahr 1988 verpflichtet sich das PSI in der Vereinbarung «STARS», die für die Sicherheits-Überwachung der Schweizer Kernkraftwerke zuständige Aufsichtsbehörde, das Eidgenössische Nuklearsicherheitsinspektorat ENSI, fachkundig zu unterstützen. Heute liegt der Fokus des Programms auf der Kern- und Brennstoffsicherheit. So berechnete das PSI im Jahr 2011 zum ersten Mal vollständig die Kernbeladung der Brennstäbe für das Kraftwerk Beznau 1, die der Kernkraftwerksbetreiber vorgeschlagen hatte. Mittlerweile führt das PSI entsprechende Berechnungen jedes Jahr für alle Schweizer Kernkraftwerke durch. Erfreulich: Das PSI konnte bisher immer die Berechnungen der Werke bestätigen. © Axpo
1996: Grossforschungsanlage SINQ geht in Betrieb
Im Jahr 1996 wird die SINQ (sprich: Sin-ku), die Schweizer Spallations-Neutronenquelle, in Betrieb genommen. Seither können Forschende an dieser schweizweit einzigartigen Forschungsanlage in das Innere von Materialien und Objekten blicken. In ihren Experimenten «durchleuchten» sie ihre Untersuchungsgegenstände mit einem Strahl von Neutronen. Die Experimente ähneln medizinischen Untersuchungen mit Röntgenlicht, liefern aber dank der besonderen Eigenschaften der Neutronen andere Informationen über die untersuchten Gegenstände. Die Bandbreite dieser untersuchten Gegenstände reicht von Materialien für die Elektronik der Zukunft über Batterien bis hin zu Schwertern aus der Bronzezeit. Das Bild zeigt eine 3-D-Grafik dieser komplexen Forschungsanlage. © Paul Scherrer Institut PSI/Mahir Dzambegovic
Im Jahr 1996 wird die SINQ (sprich: Sin-ku), die Schweizer Spallations-Neutronenquelle, in Betrieb genommen. Seither können Forschende an dieser schweizweit einzigartigen Forschungsanlage in das Innere von Materialien und Objekten blicken. In ihren Experimenten «durchleuchten» sie ihre Untersuchungsgegenstände mit einem Strahl von Neutronen. Die Experimente ähneln medizinischen Untersuchungen mit Röntgenlicht, liefern aber dank der besonderen Eigenschaften der Neutronen andere Informationen über die untersuchten Gegenstände. Die Bandbreite dieser untersuchten Gegenstände reicht von Materialien für die Elektronik der Zukunft über Batterien bis hin zu Schwertern aus der Bronzezeit. Das Bild zeigt eine 3-D-Grafik dieser komplexen Forschungsanlage. © Paul Scherrer Institut PSI/Mahir Dzambegovic
1999: Ein Jahr nach Eröffnung hat das PSI-Besucherzentrum bereits 20 000 Gäste empfangen
Zielstrebig geht eine Besuchergruppe auf den Eingang des PSI-Besucherzentrums psi forum zu: Um den Dialog zwischen Wissenschaft und Gesellschaft zu fördern, wurde das Besucherzentrum zum zehnjährigen Bestehen des PSI im Jahr 1998 eröffnet. Schon im folgenden Jahr haben 20 000 Gäste die dortige Ausstellung besucht. Im Mai 2022 wurde die neue Ausstellung im Besucherzentrum für die allgemeine Öffentlichkeit eröffnet. Sie zeigt, welchen Beitrag das grösste Forschungsinstitut des ETH-Bereichs und der Schweiz zu den wichtigen Fragen der Gesellschaft von der Energiewende über den Kampf gegen Krebs bis zur Technologieentwicklung leistet. © Paul Scherrer Institut/Markus Fischer
Zielstrebig geht eine Besuchergruppe auf den Eingang des PSI-Besucherzentrums psi forum zu: Um den Dialog zwischen Wissenschaft und Gesellschaft zu fördern, wurde das Besucherzentrum zum zehnjährigen Bestehen des PSI im Jahr 1998 eröffnet. Schon im folgenden Jahr haben 20 000 Gäste die dortige Ausstellung besucht. Im Mai 2022 wurde die neue Ausstellung im Besucherzentrum für die allgemeine Öffentlichkeit eröffnet. Sie zeigt, welchen Beitrag das grösste Forschungsinstitut des ETH-Bereichs und der Schweiz zu den wichtigen Fragen der Gesellschaft von der Energiewende über den Kampf gegen Krebs bis zur Technologieentwicklung leistet. © Paul Scherrer Institut/Markus Fischer
2007: Die Protonentherapie am PSI geht über zum Ganzjahresbetrieb
Im Jahr 2007 geht das Zentrum für Protonentherapie ZPT am PSI zum Ganzjahresbetrieb über. Am 25. November 1996 war das erste Mal ein Krebspatient mit der sogenannten Spot-Scanning-Technik behandelt worden – eine weltweite Premiere. Diese am PSI entwickelte Art der Bestrahlung rastert tief liegende Tumore mit einem bleistiftdünnen Strahl geladener Teilchen ab. So werden die Krebszellen zielgenau getötet, umliegendes gesundes Gewebe aber geschont. Inzwischen hat sich die Technik weltweit etabliert und breitet sich weiter aus: Die Spot-Scanning-Protonentherapie wird sich nach derzeitigem Stand von rund 90 Behandlungszentren im Jahr 2020 bis ins Jahr 2030 verdoppeln. © Scanderbeg Sauer Photography
Im Jahr 2007 geht das Zentrum für Protonentherapie ZPT am PSI zum Ganzjahresbetrieb über. Am 25. November 1996 war das erste Mal ein Krebspatient mit der sogenannten Spot-Scanning-Technik behandelt worden – eine weltweite Premiere. Diese am PSI entwickelte Art der Bestrahlung rastert tief liegende Tumore mit einem bleistiftdünnen Strahl geladener Teilchen ab. So werden die Krebszellen zielgenau getötet, umliegendes gesundes Gewebe aber geschont. Inzwischen hat sich die Technik weltweit etabliert und breitet sich weiter aus: Die Spot-Scanning-Protonentherapie wird sich nach derzeitigem Stand von rund 90 Behandlungszentren im Jahr 2020 bis ins Jahr 2030 verdoppeln. © Scanderbeg Sauer Photography
2009: Nobelpreisträger forschte auch am PSI
Professor Venkatraman Ramakrishnan erhält 2009 den Nobelpreis für Chemie für die Studien zur Struktur und Funktion des Ribosoms. Bei Ribosomen handelt es sich um makromolekulare Komplexe in Zellen, in denen Proteine hergestellt werden. Ramakrishnan ist langjähriger Nutzer der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS des PSI und führte hier regelmässig Experimente zur Bestimmung der Struktur von Ribosomen durch. © creativecommons.org licenses by 4.0
Professor Venkatraman Ramakrishnan erhält 2009 den Nobelpreis für Chemie für die Studien zur Struktur und Funktion des Ribosoms. Bei Ribosomen handelt es sich um makromolekulare Komplexe in Zellen, in denen Proteine hergestellt werden. Ramakrishnan ist langjähriger Nutzer der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS des PSI und führte hier regelmässig Experimente zur Bestimmung der Struktur von Ribosomen durch. © creativecommons.org licenses by 4.0
2016: Die Versuchsplattform ESI (Energy System Integration) geht in Betrieb
Mit der ESI-Plattform geht am PSI eine Einrichtung in Betrieb, mit der gezeigt werden kann, wie integrale Speicherkonzepte aussehen müssen, damit eine dezentrale Energieversorgung mit erneuerbaren Energien funktioniert. Sie ebnet vielversprechenden Lösungsansätzen den Weg in die industrielle Anwendung und arbeitet so heute an der Energieversorgung von morgen. Das Ziel der ESI-Plattform ist es, möglichst viel Biomasse für das Energiesystem zu erschliessen sowie grosse Energiemengen aus der Elektrizität effizient und flexibel speicherbar zu machen. © Scanderbeg Sauer Photography
Mit der ESI-Plattform geht am PSI eine Einrichtung in Betrieb, mit der gezeigt werden kann, wie integrale Speicherkonzepte aussehen müssen, damit eine dezentrale Energieversorgung mit erneuerbaren Energien funktioniert. Sie ebnet vielversprechenden Lösungsansätzen den Weg in die industrielle Anwendung und arbeitet so heute an der Energieversorgung von morgen. Das Ziel der ESI-Plattform ist es, möglichst viel Biomasse für das Energiesystem zu erschliessen sowie grosse Energiemengen aus der Elektrizität effizient und flexibel speicherbar zu machen. © Scanderbeg Sauer Photography
2017: ESIville – eine Stadt im Umbruch
Eine ganze Stadt auf wenigen Quadratmetern: Die neue Besucherausstellung ESIville macht die komplexen Herausforderungen einer Energieversorgung mit neuen, erneuerbaren Energien und ihre Lösungsansätze erlebbar. Sie erzählt die Geschichte einer Schweizer Stadt, die von einer herkömmlichen Energieversorgung auf eine Energieversorgung mit neuen erneuerbaren Energien umsteigt. ESIville kann im Rahmen eine Besucherführung angeschaut werden. © Paul Scherrer Institut/Mahir Dzambegovic
Eine ganze Stadt auf wenigen Quadratmetern: Die neue Besucherausstellung ESIville macht die komplexen Herausforderungen einer Energieversorgung mit neuen, erneuerbaren Energien und ihre Lösungsansätze erlebbar. Sie erzählt die Geschichte einer Schweizer Stadt, die von einer herkömmlichen Energieversorgung auf eine Energieversorgung mit neuen erneuerbaren Energien umsteigt. ESIville kann im Rahmen eine Besucherführung angeschaut werden. © Paul Scherrer Institut/Mahir Dzambegovic
2017 : GratXray erhält Swiss Technology Award
GratXray, ein Spin-off aus dem PSI, erhält 2017 den Swiss Technology Award: Das junge Unternehmen entwickelte eine neue Methode zur Früherkennung von Brustkrebs. Sein Ziel ist es, neuartige Diagnostikgeräte auf den Markt zu bringen, die die heutige Mammografie zur Brustkrebsvorsorge ablösen sollen. Die Untersuchung wird für die Patientinnen dann schmerzfrei sein und den Ärztinnen und Ärzten hochpräzise dreidimensionale Bilder der Gewebestrukturen liefern. Die Grundlagen dafür wurden zwölf Jahre zuvor am PSI gelegt: Ein Bildgebungsverfahren für die Forschung mit Röntgenlicht, das am PSI für seine Grossforschungsanlage Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS entwickelt wurde, funktionierte auch mit «normalem» Röntgenlicht. Deshalb haben die PSI-Forscher das Verfahren für Anwendungen in der Medizintechnik weiterentwickelt. © Julia Ossko
GratXray, ein Spin-off aus dem PSI, erhält 2017 den Swiss Technology Award: Das junge Unternehmen entwickelte eine neue Methode zur Früherkennung von Brustkrebs. Sein Ziel ist es, neuartige Diagnostikgeräte auf den Markt zu bringen, die die heutige Mammografie zur Brustkrebsvorsorge ablösen sollen. Die Untersuchung wird für die Patientinnen dann schmerzfrei sein und den Ärztinnen und Ärzten hochpräzise dreidimensionale Bilder der Gewebestrukturen liefern. Die Grundlagen dafür wurden zwölf Jahre zuvor am PSI gelegt: Ein Bildgebungsverfahren für die Forschung mit Röntgenlicht, das am PSI für seine Grossforschungsanlage Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS entwickelt wurde, funktionierte auch mit «normalem» Röntgenlicht. Deshalb haben die PSI-Forscher das Verfahren für Anwendungen in der Medizintechnik weiterentwickelt. © Julia Ossko
2018: PSI und Debiopharm schliessen Lizenzvertrag
Das PSI schliesst mit dem Lausanner Biopharma-Unternehmen Debiopharm einen Lizenzvertrag und ermöglicht so die Entwicklung eines Arzneimittels gegen Tumore wie etwa das kleinzellige Lungenkarzinom. Ausgangspunkt war ein am PSI entwickelter radioaktiver Wirkstoff gegen eine besonders bösartige Form von Schilddrüsenkrebs. © Aurel Märki
Das PSI schliesst mit dem Lausanner Biopharma-Unternehmen Debiopharm einen Lizenzvertrag und ermöglicht so die Entwicklung eines Arzneimittels gegen Tumore wie etwa das kleinzellige Lungenkarzinom. Ausgangspunkt war ein am PSI entwickelter radioaktiver Wirkstoff gegen eine besonders bösartige Form von Schilddrüsenkrebs. © Aurel Märki
2019: Regelbetrieb der Grossforschungsanlage SwissFEL
Am 5. Dezember 2016 wird die neue Grossforschungsanlage SwissFEL, der Schweizer Freie-Elektronen-Röntgenlaser, feierlich eingeweiht und geht 2019 in den Regelbetrieb. Das 740 Meter lange Gebäude befindet sich neben dem PSI im Würenlinger Wald. Das Bild gewährt einen Blick in den Strahlkanal, wo das Röntgenlicht entsteht. Die mit dieser Grossforschungsanlage zu erwartenden wissenschaftlichen Durchbrüche werden wichtige Entwicklungen in den Bereichen Energie- und Umwelt, Informationstechnologie oder Gesundheit vorantreiben. © Paul Scherrer Institut/Markus Fischer
Am 5. Dezember 2016 wird die neue Grossforschungsanlage SwissFEL, der Schweizer Freie-Elektronen-Röntgenlaser, feierlich eingeweiht und geht 2019 in den Regelbetrieb. Das 740 Meter lange Gebäude befindet sich neben dem PSI im Würenlinger Wald. Das Bild gewährt einen Blick in den Strahlkanal, wo das Röntgenlicht entsteht. Die mit dieser Grossforschungsanlage zu erwartenden wissenschaftlichen Durchbrüche werden wichtige Entwicklungen in den Bereichen Energie- und Umwelt, Informationstechnologie oder Gesundheit vorantreiben. © Paul Scherrer Institut/Markus Fischer
2020: Pixeldetektoren des PSI für das Röntgenteleskop STIX
Nach über zehn Jahren Vorbereitung ist am 10. Februar 2020 die Mission «Solar Orbiter» der Europäischen Weltraumbehörde ESA gestartet. Mit dabei ist auch das Schweizer Röntgen-Teleskop STIX – entwickelt an der Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW. Die zur Messung der Röntgenenergie notwendigen Pixeldetektoren an Bord der Raumsonde haben Mitarbeitende des PSI geliefert. Die Sonde wird sich der Sonne bis innerhalb der Umlaufbahn des Planeten Merkur nähern. Die Abbildung zeigt eine künstlerische Darstellung der ESA-Raumsonde. © ESA/ATG medialab
Nach über zehn Jahren Vorbereitung ist am 10. Februar 2020 die Mission «Solar Orbiter» der Europäischen Weltraumbehörde ESA gestartet. Mit dabei ist auch das Schweizer Röntgen-Teleskop STIX – entwickelt an der Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW. Die zur Messung der Röntgenenergie notwendigen Pixeldetektoren an Bord der Raumsonde haben Mitarbeitende des PSI geliefert. Die Sonde wird sich der Sonne bis innerhalb der Umlaufbahn des Planeten Merkur nähern. Die Abbildung zeigt eine künstlerische Darstellung der ESA-Raumsonde. © ESA/ATG medialab
2021: Swiss Data Science Center am PSI
Am PSI wird ein dritter Standort des Swiss Data Science Center entstehen, der die beiden bisherigen Standorte an der ETH Lausanne (EPFL) und der ETH Zürich ergänzt. Der Ausbau soll vor allem dabei helfen, die Auswertung und Handhabung der wachsenden Datenmengen aus grossen und komplexen Forschungsinfrastrukturen, Sensornetzwerken und Datenbanken des PSI und der anderen drei Forschungsanstalten des Bundes Empa, WSL und Eawag zu verbessern. Die Ressourcen und die Expertise werden allen Instituten des ETH-Bereichs offenstehen. © Shutterstock
Am PSI wird ein dritter Standort des Swiss Data Science Center entstehen, der die beiden bisherigen Standorte an der ETH Lausanne (EPFL) und der ETH Zürich ergänzt. Der Ausbau soll vor allem dabei helfen, die Auswertung und Handhabung der wachsenden Datenmengen aus grossen und komplexen Forschungsinfrastrukturen, Sensornetzwerken und Datenbanken des PSI und der anderen drei Forschungsanstalten des Bundes Empa, WSL und Eawag zu verbessern. Die Ressourcen und die Expertise werden allen Instituten des ETH-Bereichs offenstehen. © Shutterstock
2021: Quantum Computing Hub
Das PSI und die ETH Zürich eröffnen ein gemeinsames Zentrum zur Entwicklung von Quantencomputern, den Quantum Computing Hub. Ziel ist es, die Realisierung von Quantencomputern sowohl auf Basis von Ionenfallen als auch von supraleitenden Bauteilen voranzutreiben. Rund dreissig Forschende werden im Zentrum arbeiten. Auf dem Bild ist ein supraleitender Quantenchip zu sehen. © ETH Zürich/Quantum Device Lab
Das PSI und die ETH Zürich eröffnen ein gemeinsames Zentrum zur Entwicklung von Quantencomputern, den Quantum Computing Hub. Ziel ist es, die Realisierung von Quantencomputern sowohl auf Basis von Ionenfallen als auch von supraleitenden Bauteilen voranzutreiben. Rund dreissig Forschende werden im Zentrum arbeiten. Auf dem Bild ist ein supraleitender Quantenchip zu sehen. © ETH Zürich/Quantum Device Lab
2022: Neue Ausstellung im PSI-Besucherzentrum psi forum
Greifbare Forschung am Puls der Zeit: Am 15. Mai 2022 wurde die neue Ausstellung im Besucherzentrum des PSI für die allgemeine Öffentlichkeit eröffnet. Sie zeigt, welchen Beitrag das grösste Forschungsinstitut des ETH-Bereichs und der Schweiz zu den wichtigen Fragen der Gesellschaft von der Energiewende über den Kampf gegen Krebs bis zur Technologieentwicklung leistet. Auch virtuell können die Besuchenden in die Welt der Forschung eintauchen. Das Besucherzentrum psi forum ist von Montag bis Freitag und am Sonntag jeweils von 13 bis 17 Uhr geöffnet. Der Eintritt ist frei und eine Anmeldung ist nicht erforderlich. © Paul Scherrer Institut/Markus Fischer
Greifbare Forschung am Puls der Zeit: Am 15. Mai 2022 wurde die neue Ausstellung im Besucherzentrum des PSI für die allgemeine Öffentlichkeit eröffnet. Sie zeigt, welchen Beitrag das grösste Forschungsinstitut des ETH-Bereichs und der Schweiz zu den wichtigen Fragen der Gesellschaft von der Energiewende über den Kampf gegen Krebs bis zur Technologieentwicklung leistet. Auch virtuell können die Besuchenden in die Welt der Forschung eintauchen. Das Besucherzentrum psi forum ist von Montag bis Freitag und am Sonntag jeweils von 13 bis 17 Uhr geöffnet. Der Eintritt ist frei und eine Anmeldung ist nicht erforderlich. © Paul Scherrer Institut/Markus Fischer
2022: Tag der offenen Tür
Am Sonntag, den 23. Oktober, hat das PSI seine Tore geöffnet und zum Tag der offenen Tür geladen, der für gewöhnlich alle vier bis fünf Jahre stattfindet. An über 40 Stationen durften Besucherinnen und Besucher die vielseitigen Forschungsgebiete am PSI live, interaktiv und mit viel Spektakel erleben. Der Publikumsaufmarsch war überwältigend! Insgesamt wurden bis am Abend um die 15 000 Besucherinnen und Besucher gezählt, die das rund vierzig Hektar umfassende Forschungsgelände mit seinen abwechslungsreichen Stationen erkundeten. Das Bild wurde im Forschungsbereich Health Innovation gemacht: Die Freude am Umgang mit dem Mikroskop ist diesem jungen Besucher anzusehen. © Paul Scherrer Institut/Markus Fischer
Am Sonntag, den 23. Oktober, hat das PSI seine Tore geöffnet und zum Tag der offenen Tür geladen, der für gewöhnlich alle vier bis fünf Jahre stattfindet. An über 40 Stationen durften Besucherinnen und Besucher die vielseitigen Forschungsgebiete am PSI live, interaktiv und mit viel Spektakel erleben. Der Publikumsaufmarsch war überwältigend! Insgesamt wurden bis am Abend um die 15 000 Besucherinnen und Besucher gezählt, die das rund vierzig Hektar umfassende Forschungsgelände mit seinen abwechslungsreichen Stationen erkundeten. Das Bild wurde im Forschungsbereich Health Innovation gemacht: Die Freude am Umgang mit dem Mikroskop ist diesem jungen Besucher anzusehen. © Paul Scherrer Institut/Markus Fischer
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Wissenschaftsgeschichte
1996: Der erste Patient wird mit Spot-Scanning-Technik behandelt
Am Montag, den 25.11.1996, wurde am Paul Scherrer Institut PSI der weltweit erste Krebspatient mit einem neuen Bestrahlungsverfahren behandelt: mit der sogenannten Spot-Scanning-Technik für Protonenstrahlen. Die von PSI-Forschenden entwickelte Methode war damals ein Durchbruch in der Strahlentherapie und wurde dank ihrer Präzision rasch zum Erfolgsprodukt: Heute ist das Spot-Scanning weltweit das Standardverfahren in der Protonentherapie zur Tumorbehandlung. © Illuteam
Am Montag, den 25.11.1996, wurde am Paul Scherrer Institut PSI der weltweit erste Krebspatient mit einem neuen Bestrahlungsverfahren behandelt: mit der sogenannten Spot-Scanning-Technik für Protonenstrahlen. Die von PSI-Forschenden entwickelte Methode war damals ein Durchbruch in der Strahlentherapie und wurde dank ihrer Präzision rasch zum Erfolgsprodukt: Heute ist das Spot-Scanning weltweit das Standardverfahren in der Protonentherapie zur Tumorbehandlung. © Illuteam
1999: Neutronenradiografie schaut erstmals in eine Brennstoffzelle
Im September 1999 schauten Forschende an der PSI-Grossforschungsanlage SINQ, der Schweizer Spallations-Neutronenquelle, zum ersten Mal mit der zerstörungsfreien Methode der Neutronenradiografie in eine Brennstoffzelle. In den folgenden Jahren wurden sowohl die Messtechnik als auch das Fachwissen zu Brennstoffzellen am PSI stetig ausgebaut. Mit diesem kombinierten Fachwissen wurde das PSI für Autobauer weltweit zum gefragten Messplatz. So auch für Toyota, der seit 2004 am PSI misst. Die Ergebnisse stecken unter anderem im Toyota Mirai, der 2014 auf den Markt kam. © Bexim/Wikimedia: Creative Commons 4.0
Im September 1999 schauten Forschende an der PSI-Grossforschungsanlage SINQ, der Schweizer Spallations-Neutronenquelle, zum ersten Mal mit der zerstörungsfreien Methode der Neutronenradiografie in eine Brennstoffzelle. In den folgenden Jahren wurden sowohl die Messtechnik als auch das Fachwissen zu Brennstoffzellen am PSI stetig ausgebaut. Mit diesem kombinierten Fachwissen wurde das PSI für Autobauer weltweit zum gefragten Messplatz. So auch für Toyota, der seit 2004 am PSI misst. Die Ergebnisse stecken unter anderem im Toyota Mirai, der 2014 auf den Markt kam. © Bexim/Wikimedia: Creative Commons 4.0
2007: Schnelle Medikamentenentwicklung dank Röntgenstrukturanalyse am PSI
Im Jahr 2007 wurde das Novartis-Medikament «Tasigna» zur Behandlung der chronischen myeloischen Leukämie in der Schweiz zugelassen. Fünf Jahre zuvor hatte sich gezeigt, dass das Vorläufermedikament Glivec nicht bei allen Patienten wirksam war. Das neue und potentere Medikament konnte nur dank Untersuchungen mittels Röntgenstrukturanalyse so rasch entwickelt werden. Dieses Verfahren erlaubt es, die Strukturen der für die Erkrankung relevanten Moleküle im Detail zu bestimmen. Strukturen, die zu einem besseren Verständnis der Resistenzen bei Glivec führten und damit das Finden von Tasigna ermöglichten, wurden auch am PSI gelöst. Novartis ist seit 2001 Dauernutzerin eines Messplatzes an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS des PSI. © SocratesJedi/Wikimedia: Creative Commons 3.0
Im Jahr 2007 wurde das Novartis-Medikament «Tasigna» zur Behandlung der chronischen myeloischen Leukämie in der Schweiz zugelassen. Fünf Jahre zuvor hatte sich gezeigt, dass das Vorläufermedikament Glivec nicht bei allen Patienten wirksam war. Das neue und potentere Medikament konnte nur dank Untersuchungen mittels Röntgenstrukturanalyse so rasch entwickelt werden. Dieses Verfahren erlaubt es, die Strukturen der für die Erkrankung relevanten Moleküle im Detail zu bestimmen. Strukturen, die zu einem besseren Verständnis der Resistenzen bei Glivec führten und damit das Finden von Tasigna ermöglichten, wurden auch am PSI gelöst. Novartis ist seit 2001 Dauernutzerin eines Messplatzes an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS des PSI. © SocratesJedi/Wikimedia: Creative Commons 3.0
2010: Proton ist kleiner als gedacht
Das Proton – einer der Grundbausteine der Materie – ist kleiner als bisher angenommen. Das haben Experimente eines internationalen Forschungsteams bewiesen, die am PSI durchgeführt worden sind. Mit diesem Ergebnis muss entweder die Quantentheorie der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie oder die Rydberg-Konstante korrigiert werden – die genaueste physikalische Theorie beziehungsweise die am genauesten bestimmte physikalische Konstante. Zu bestimmen, welche Korrekturen hier nötig sind, stellt eine grosse Herausforderung für die Physiker dar. © Studio HübnerBraun
Das Proton – einer der Grundbausteine der Materie – ist kleiner als bisher angenommen. Das haben Experimente eines internationalen Forschungsteams bewiesen, die am PSI durchgeführt worden sind. Mit diesem Ergebnis muss entweder die Quantentheorie der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie oder die Rydberg-Konstante korrigiert werden – die genaueste physikalische Theorie beziehungsweise die am genauesten bestimmte physikalische Konstante. Zu bestimmen, welche Korrekturen hier nötig sind, stellt eine grosse Herausforderung für die Physiker dar. © Studio HübnerBraun
2016: Antarktische Umrundungsexpedition
Die PSI-Atmosphärenwissenschaftlerin Julia Schmale startete im Dezember 2016 gemeinsam mit mehr als fünfzig weiteren Forschenden auf eine dreimonatige Schiffsexpedition rund um die Antarktis. Dort entnahmen sie und ihr kleines Team vom PSI Luftproben und sammelten Daten, um künftig den Klimaeinfluss von menschengemachten von natürlichen Feinstaubpartikeln besser unterscheiden zu können. Die Grafik zeigt die Route der Antarktischen Umrundungsexpedition (Antarctic Circumnavigation Expedition, ACE). © EPFL Infographic/Pascal Coderay
Die PSI-Atmosphärenwissenschaftlerin Julia Schmale startete im Dezember 2016 gemeinsam mit mehr als fünfzig weiteren Forschenden auf eine dreimonatige Schiffsexpedition rund um die Antarktis. Dort entnahmen sie und ihr kleines Team vom PSI Luftproben und sammelten Daten, um künftig den Klimaeinfluss von menschengemachten von natürlichen Feinstaubpartikeln besser unterscheiden zu können. Die Grafik zeigt die Route der Antarktischen Umrundungsexpedition (Antarctic Circumnavigation Expedition, ACE). © EPFL Infographic/Pascal Coderay
2017: 3-D-Röntgenbild von Computerchip
Forschende des PSI haben detaillierte 3-D-Röntgenbilder eines handelsüblichen Computerchips erstellt. Dabei wurden erstmals zerstörungsfrei und ohne Verzeichnungen oder Verzerrungen die Verläufe der innen liegenden, nur 45 Nanometer (45 millionstel Millimeter) breiten Stromleitungen und die 34 Nanometer hohen Transistoren deutlich sichtbar. Für Hersteller ist es eine grosse Herausforderung, zu bestimmen, ob der Aufbau ihrer Chips am Ende den Vorgaben entspricht. Somit stellen diese Ergebnisse eine wichtige Anwendung eines Röntgen-Tomografieverfahrens dar, das die PSI-Forschenden seit einigen Jahren entwickeln. Die Experimente haben die Forschenden an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS des PSI durchgeführt. Diese Grafik zeigt eine 3-D-Darstellung der inneren Struktur eines Mikrochips. © Paul Scherrer Institut/Mirko Holler
Forschende des PSI haben detaillierte 3-D-Röntgenbilder eines handelsüblichen Computerchips erstellt. Dabei wurden erstmals zerstörungsfrei und ohne Verzeichnungen oder Verzerrungen die Verläufe der innen liegenden, nur 45 Nanometer (45 millionstel Millimeter) breiten Stromleitungen und die 34 Nanometer hohen Transistoren deutlich sichtbar. Für Hersteller ist es eine grosse Herausforderung, zu bestimmen, ob der Aufbau ihrer Chips am Ende den Vorgaben entspricht. Somit stellen diese Ergebnisse eine wichtige Anwendung eines Röntgen-Tomografieverfahrens dar, das die PSI-Forschenden seit einigen Jahren entwickeln. Die Experimente haben die Forschenden an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS des PSI durchgeführt. Diese Grafik zeigt eine 3-D-Darstellung der inneren Struktur eines Mikrochips. © Paul Scherrer Institut/Mirko Holler
2018: Multiferroische Materialien
Das auf diesem Bild zu sehende, mattgraue Pellet ist ein sogenannter geschichteter Kupfer-Eisen-Perowskit, ein Kristall. Es hat auf einer Fingerspitze Platz. Das Gemisch aus verschiedenen chemischen Elementen gehört zur noch relativ jungen Materialklasse der magnetoelektrischen Multiferroika. Sie gelten als Wundermaterial für künftige Datenspeicher – sofern man ihre besonderen Eigenschaften auch bei den Betriebstemperaturen von Computern erhalten kann. Die meisten derartigen Materialien zeigen die notwendigen Eigenschaften nur bei Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt. Nun ist es Forschenden am PSI 2018 erstmals gelungen, dass solche Eigenschaften auch bei einhundert Grad stabil sind. © Paul Scherrer Institut/Markus Fischer
Das auf diesem Bild zu sehende, mattgraue Pellet ist ein sogenannter geschichteter Kupfer-Eisen-Perowskit, ein Kristall. Es hat auf einer Fingerspitze Platz. Das Gemisch aus verschiedenen chemischen Elementen gehört zur noch relativ jungen Materialklasse der magnetoelektrischen Multiferroika. Sie gelten als Wundermaterial für künftige Datenspeicher – sofern man ihre besonderen Eigenschaften auch bei den Betriebstemperaturen von Computern erhalten kann. Die meisten derartigen Materialien zeigen die notwendigen Eigenschaften nur bei Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt. Nun ist es Forschenden am PSI 2018 erstmals gelungen, dass solche Eigenschaften auch bei einhundert Grad stabil sind. © Paul Scherrer Institut/Markus Fischer
2019: Das Projekt ReMaP – vernetzte Energieforschung
Das ReMaP-Projekt verbindet Forschungs- und Entwicklungsplattformen des PSI und der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa. Weitere Beteiligte sind die ETH Zürich und renommierte Industrieunternehmen. Indem die vorhandenen Anlagen verbunden sind, können sie vernetzt betrieben und untersucht werden. Auf dem Weg zu einem nachhaltigen Energiesystem werden Technologien zur flexiblen Umwandlung und effizienten Speicherung von Energie immer wichtiger. ReMaP möchte diese und weitere drängende Themen im Zusammenhang mit dem Umbau der bestehenden Energiesysteme hin zu erneuerbaren Energien realitätsnah analysieren. ReMaP wird vom Bundesamt für Energie (BFE) und der «ETH Foundation» unterstützt. © Energy Science Center
Das ReMaP-Projekt verbindet Forschungs- und Entwicklungsplattformen des PSI und der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa. Weitere Beteiligte sind die ETH Zürich und renommierte Industrieunternehmen. Indem die vorhandenen Anlagen verbunden sind, können sie vernetzt betrieben und untersucht werden. Auf dem Weg zu einem nachhaltigen Energiesystem werden Technologien zur flexiblen Umwandlung und effizienten Speicherung von Energie immer wichtiger. ReMaP möchte diese und weitere drängende Themen im Zusammenhang mit dem Umbau der bestehenden Energiesysteme hin zu erneuerbaren Energien realitätsnah analysieren. ReMaP wird vom Bundesamt für Energie (BFE) und der «ETH Foundation» unterstützt. © Energy Science Center
2020: Ökobilanz von Personenwagen: «Elektro die richtige Wahl»
Entscheidungshilfe beim Autokauf: Forschende des PSI haben ein Webtool namens «Carculator» entwickelt, mit dem sich detailliert die ökologische Bilanz von Personenwagen vergleichen lässt. Das Programm ermittelt die Ökobilanz von Fahrzeugen mit unterschiedlichen Antriebsarten und stellt sie in Vergleichsgrafiken dar. Dabei wird der gesamte Lebenszyklus der Personenwagen bedacht, darunter ebenso die Herstellung der Fahrzeuge wie auch die umweltrelevanten Emissionen beim Fahren. Das Bild zeigt die Startseite des «Carculators» © Paul Scherrer Institut
Entscheidungshilfe beim Autokauf: Forschende des PSI haben ein Webtool namens «Carculator» entwickelt, mit dem sich detailliert die ökologische Bilanz von Personenwagen vergleichen lässt. Das Programm ermittelt die Ökobilanz von Fahrzeugen mit unterschiedlichen Antriebsarten und stellt sie in Vergleichsgrafiken dar. Dabei wird der gesamte Lebenszyklus der Personenwagen bedacht, darunter ebenso die Herstellung der Fahrzeuge wie auch die umweltrelevanten Emissionen beim Fahren. Das Bild zeigt die Startseite des «Carculators» © Paul Scherrer Institut
2021: Heliumkern vermessen
In Experimenten am PSI hat eine internationale Forschungszusammenarbeit 2021 den Radius des Atomkerns von Helium fünfmal präziser gemessen als jemals zuvor. Mithilfe des neuen Werts lassen sich fundamentale physikalische Theorien testen und Naturkonstanten noch genauer bestimmen. Für ihre Messungen benötigten die Forschenden Myonen – diese Teilchen ähneln Elektronen, sind aber rund 200-mal schwerer. Das PSI ist weltweit der einzige Forschungsstandort, an dem genügend sogenannte niederenergetische Myonen für solche Experimente produziert werden. © Studio HübnerBraun
In Experimenten am PSI hat eine internationale Forschungszusammenarbeit 2021 den Radius des Atomkerns von Helium fünfmal präziser gemessen als jemals zuvor. Mithilfe des neuen Werts lassen sich fundamentale physikalische Theorien testen und Naturkonstanten noch genauer bestimmen. Für ihre Messungen benötigten die Forschenden Myonen – diese Teilchen ähneln Elektronen, sind aber rund 200-mal schwerer. Das PSI ist weltweit der einzige Forschungsstandort, an dem genügend sogenannte niederenergetische Myonen für solche Experimente produziert werden. © Studio HübnerBraun
2022: Corona-Schnelltest
Forschende des PSI und der Universität Basel haben einen Covid-19-Schnelltest entwickelt. Sein neuartiges Funktionsprinzip verspricht zuverlässige und quantifizierbare Aussagen über die Covid-19-Erkrankung eines Patienten und deren Verlauf – sowie Aussagen zu möglichen anderen Erkrankungen und Covid-Varianten. Bis er zum Einsatz kommen kann, muss er allerdings noch weiter getestet und optimiert werden. Im Bild zu sehen ist ein Test-Plättchen, mit dessen Hilfe schnell und zuverlässig Antikörper gegen verschiedene Erreger im Blut von Probanden erkannt werden können. Diese Plättchen ähneln Objektträgern für herkömmliche Mikroskope und sind unkompliziert einsetzbar. © Paul Scherrer Institut/Mahir Dzambegovic
Forschende des PSI und der Universität Basel haben einen Covid-19-Schnelltest entwickelt. Sein neuartiges Funktionsprinzip verspricht zuverlässige und quantifizierbare Aussagen über die Covid-19-Erkrankung eines Patienten und deren Verlauf – sowie Aussagen zu möglichen anderen Erkrankungen und Covid-Varianten. Bis er zum Einsatz kommen kann, muss er allerdings noch weiter getestet und optimiert werden. Im Bild zu sehen ist ein Test-Plättchen, mit dessen Hilfe schnell und zuverlässig Antikörper gegen verschiedene Erreger im Blut von Probanden erkannt werden können. Diese Plättchen ähneln Objektträgern für herkömmliche Mikroskope und sind unkompliziert einsetzbar. © Paul Scherrer Institut/Mahir Dzambegovic
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Nutzungsrechte
Das PSI stellt Bild- und/oder Videomaterial für eine Berichterstattung über den Inhalt des obigen Textes in den Medien kostenfrei zur Verfügung. Eine Verwendung dieses Materials für andere Zwecke ist nicht gestattet. Dazu gehören auch die Übernahme des Bild- und Videomaterials in Datenbanken sowie ein Verkauf durch Dritte.