Ein Radiomikroskop, ein vielversprechendes Hilfsmittel für die biologische Forschung, ist von Physikern der Western Reserve University in Ohio entwickelt worden.

Mit dem neuen Instrument werden die Reaktionen von Atomkernen auf Radiostrahlen registriert. An diesen Reaktionen – ebenfalls Radiostrahlen, die von den bestrahlten Kernen ausgesandt werden – kann der Experimentator ablesen, was unter den Molekülen einer lebenden Substanz vor sich geht. Hierbei, und darin liegt der große Vorteil dieses Untersuchungsverfahrens gegenüber anderen, wird der Lebensprozeß selbst nicht gestört.

„Bisher mußte man mit Licht, Elektronen oder chemischen Mitteln in die Elektronenhülle der Atome eindringen“, erklärt Professor Joseph W. Weinberg, der Leiter des Forscherteams, „und dabei wird eben jene Hülle verändert, deren Elektronen selbst an den elektrischen und chemischen Lebensvorgängen beteiligt sind. Auf diese Weise also zerstört der Experimentator sein Beobachtungsobjekt während der Beobachtung.“

Statt dessen durchdringen die Radiowellen des neuen Instrumentes die Elektronenhüllen, ohne sie zu verändern. Die Strahlen wirken lediglich auf Atomkerne ein.

Das physikalische Prinzip des Radiomikroskops, die „magnetische Kernresonanz“, ist seit langem bekannt. Neu ist die Ausnutzung dieser Resonanz zum Studium von Körpergeweben. Der zu untersuchende Organismus wird zwischen die Pole eines starken Magneten gebracht und dann mit Radiowellen bestrahlt. Hierauf reagieren die Atomkerne ihrerseits mit Radiosignalen, aus deren Natur man Rückschlüsse auf das Verhalten und die Umgebung der betreffenden Atome ziehen kann.

Den physikalischen Vorgang beschreibt Weinberg grob so: Atomkerne besitzen einen Spin, den man sich als Rotation um eine bestimmte Achse, die Spin-Achse, vorstellen darf. Da der Atomkern elektrisch geladen ist, entsteht durch diese Rotation ein Magnetfeld. Deshalb läßt sie sich auch magnetisch beeinflussen.

Bringt man nun Atome so zwischen die Pole eines Magneten, daß die Spin-Achse der Kerne mit den magnetischen Feldlinien einen Winkel bilden, dann tritt eine „Präzession“ ein: die Rotationsachse führt eine zusätzliche Drehbewegung um die Richtung der Feldlinien aus, wie ein Spielkreisel, der um die vertikale Achse taumelt. Die Reibung am Boden bewirkt, daß dieses Taumeln des Spielkreisels immer kleiner wird und schließlich ganz aufhört. Wenn also keine zusätzliche Störung eintritt, kommt die Kreiselachse nach einer Weile in vertikaler Stellung zur Ruhe. Das gleiche geschieht beim „nuklearen Kreisel“, dem Atomkern. Der Reibung entspricht hier die Wirkung, die von den Präzessionsbewegungen benachbarter Kerne gleicher Art ausgeht, und die Ruhestellung, die die Spin-Achse ebenfalls nach einiger Zeit einnimmt, weist in Richtung der magnetischen Feldlinien.