LUMINESCENZ VON SUBSTANZEN UNTER LICHTSPEKTREN

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interview mit prof.dr.f.a.popp

Herr Dr. Popp, wie sind Sie als Sch├╝ler oder Student zur Physik, Ihrem Studien- und Fachgebiet ├╝berhaupt gekommen?

Eigentlich darf ich das gar nicht sagen: Ich wollte urspr├╝nglich Philosoph werden. Und das ist schon ein Angriffspunkt f├╝r meine Theorien, denn heute macht man sich ver├Ąchtlich, wenn man als Wissenschaftler Philosoph genannt wird. Mein Physiklehrer hat mich dann ├╝berzeugt Physik zu studieren. Er sagte: Studier erstmal Physik, dann kannst du auch ein guter Philosoph werden. So fing ich dann an Physik zu studieren und hab das auch nie bereut. Die Physik ist so umfangreich, da├č man keine Zeit mehr hat Philosoph zu werden, wenn man sich damit besch├Ąftigt.

Welchen Teilbereich der Physik haben Sie sich vorgenommen?

Urspr├╝nglich war ich sehr an der Elektrodynamik interessiert, aber sp├Ąter hat mich dann die Quantentheorie fasziniert. Einfach deshalb, weil ich enorme Probleme hatte, die Quantentheorie zu verstehen. Und es lohnt sich, sich damit auseinanderzusetzen, weil im Laufe der Zeit eine Gew├Âhnung eintritt an eine Logik, die wesentlich logischer und wesentlich stringenter ist als unsere klassische Logik.

Ich habe dann in Mainz in Quantentheorie promoviert und sp├Ąter, als ich die Technik beherrschte, interessierten mich Anwendungsm├Âglichkeiten. Ich ahnte, da├č das Bild weiter auszudehnen ist, da├č man weitergehen kann, da├č man nicht auf einzelne Molek├╝le zur├╝ckgreifen mu├č, um die Quantentheorie zu exerzieren, sondern da├č man vorwiegend auch makroskopische Systeme besser versteht, wenn man die Gesetze der Quantentheorie einsetzt. Und so interessierte mich dann die Medizin; ich habe dann in Biophysik, einem medizinischen Fachbereich, habilitiert und begann in dieses Thema einzusteigen durch eine Frage, die von der Quantentheorie her l├Âsbar erschien, n├Ąmlich die Frage, warum sind manche Molek├╝le, wie z.B. das Benzoapyren, das in unserem Tabakrauch vorkommt, karzinogen, sehr stark krebserregend, w├Ąhrend andere Molek├╝le, die diesem Benzoapyren wie ein Zwilling dem anderen gleichen – sie unterscheiden sich nur durch die Anordnung eines Benzolrings – v├Âllig harmlos sind. Da die chemischen Eigenschaften relativ gleich sind dachte ich, man m├╝├čte von der Physik her die Frage kl├Ąren, in welcher Eigenschaft sich diese Molek├╝le so ganz grundlegend unterscheiden, da├č das eine Krebs erregen kann und das andere nicht. Und wenn man diese grundlegenden Eigenschaften – es konnten nicht sehr viele sein -, ├╝ber quantentheoretische Berechnungen, z.B. des Spektrums ihrer optischen Eigenschaften, wenn man diese grundlegenden Eigenschaften, in denen sie sich unterscheiden, erkannt h├Ątte, dann w├╝├čte man auch mehr ├╝ber die Entstehung des Krebses. Das war eigentlich die Ausgangsfrage. Mich hat das sehr fasziniert und da ich gelernt hatte, wie man die Wellenfunktion und die angeregten Zust├Ąnde solcher Molek├╝le berechnet, habe ich das getan und dann einfach die Listen der Ergebnisse verglichen und versucht herauszufinden, in welchen Eigenschaften ergeben sich wirklich grundlegende Unterschiede in den molekularen quantentheoretischen Ergebnissen. Und ich fand, gl├╝cklicherweise, bei Benzoapyren und Benzoepyrin – das Benzoapyren ist eine stark karzinogene Substanz, das Benzoepyren ist harmlos – einen einzigen Unterschied, in dem sie sich wirklich grundlegend unterschieden und das war eine optische Eigenschaft. Also keine chemische Eigenschaft, nicht etwa verschiedene chemische Reaktionen, auch nicht irgendwelche Verhalten in der Diskursit├Ąt oder in anderen einfachen physikalischen Eigenschaften, sondern in einem optischen Parameter.

Wie sah dieser optische Parameter aus ?

Vereinfacht ausgedr├╝ckt, ist das Benzoapyren ist f├╝r ultraviolettes Licht nicht durchl├Ąssig. Das ultraviolette Licht, bei etwa 380 Nanometer, wird von Benzoapyren absorbiert, wird aber dann im Molek├╝l transformiert in andere Wellenl├Ąngen und wieder reemittiert, es wird also verf├Ąlscht. W├Ąhrend das Benzoepyren, das harmlose Molek├╝l, dieses Licht bei 380 Nanometer einfach durchl├Ą├čt, transparent ist.

Das „gef├Ąhrliche“ Benzol-Molek├╝l spiegelt also ultraviolettes Licht zur├╝ck und verf├Ąlscht es dabei. Wie ist das zu erkl├Ąren ?

Es hat eine sehr seltsame optische Eigenschaft, die man in der Quantentheorie „Entartung“nennt, eine Entartung der entsprechenden Energieniveaus. Aber das w├Ąre alles noch verkraftbar gewesen oder man h├Ątte gesagt, na gut, warum nicht. Doch parallel dazu fiel mir auf, da├č das Benzoapyren, diese stark krebserregende Substanz, in den 30er Jahren dadurch als krebserregende Substanz erkannt worden ist, da├č ein englischer Wissenschaftler einige Tonnen Steinkohlenteer gekauft hat und diesen Steinkohlenteer mit ultraviolettem Licht um 380 Nanometer belichtet, angestrahlt hat ÔÇô und dann immer die Substanz isoliert, die sehr eindrucksvoll und sehr absonderlich reemittierte. Und auf diese Weise hat er das Benzoapyren gefunden. Und keine Statistik der Welt kann dieses Ergebnis ├╝bertreffen, dass hier aus dem Experiment her darauf hindeutete, es mu├č eine optische Eigenschaft sein. Stellen Sie sich mal vor, wieviele verschiedene Molek├╝le unter anderem nat├╝rlich auch das Benzoepyren, in diesem Steinkohlenteer vorkommen. Sie wenden eine Eigenschaft an, n├Ąmlich eine optische Eigenschaft und finden die Stecknadel in diesem Heuhaufen genau durch diese optische Eigenschaft.F├╝r mich war von diesem Zeitpunkt an glasklar, da├č es einen Zusammenhang geben mu├č zwischen der karzinogenen Eigenschaft des Benzoapyren und seinen optischen Eigenschaften.

Da├č Krebsentstehung etwas mit optischen Fragen, mit Licht zu tun haben k├Ânnte klingt erst einmal ungew├Âhnlich. Kommt der Optik hier tats├Ąchlich so eine wichtige Rolle zu ? Weiterlesen