Konferenz „Elektromagnetische Grundlagen der gesundheitlichen Auswirkungen von Millimeterwellenstrahlung in 5G und darüber hinaus“

Am Montag, dem 9. Oktober, von 17:00 bis 19:00 Uhr, Prof. Dr. Abbas Omar, emeritierter Professor der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, die folgende Vorlesung im Rahmen des Doktorandenprogramms für Automatisierungs-, Elektronik- und Telekommunikationstechnik: „Elektromagnetische Grundlagen der gesundheitlichen Auswirkungen von Millimeterwellenstrahlung in 5G und darüber hinaus“.

Zusammenfassung: In dieser Vorlesung werden die physikalischen Grundlagen der Wechselwirkung zwischen Welle und Materie, insbesondere im Millimeterwellenbereich, erläutert und diskutiert. Anschließend werden die gesundheitlichen Gefahren durch elektromagnetische Strahlung erörtert. Diese lassen sich generell in ionisierende und nicht-ionisierende Effekte unterteilen. Ionisation kann in zwei verschiedenen Szenarien auftreten: entweder aufgrund extrem hoher Feldstärken, wie beispielsweise bei Blitzen und Koronaentladungen, oder aufgrund von Photonenenergien, die die Energie überschreiten, die zum Ablösen eines äußeren Elektrons eines Atoms oder zum Aufbrechen einer Molekülbindung erforderlich ist. Solche Photonenenergien treten bei Strahlungen mit sehr hohen Frequenzen weit oberhalb des sichtbaren Spektrums auf, wie beispielsweise bei Röntgen- und Gammastrahlen. Millimeterwellenstrahlung, wie sie in der Mobilkommunikation vorkommt, ist extrem leistungsschwach. Ihre gesundheitlichen Auswirkungen können daher entweder in einer direkten Erhöhung der Körpertemperatur oder in einer indirekten Überlastung der für die Wärmeregulation des Körpers verantwortlichen biologischen Prozesse bestehen. Dies wird im Folgenden kurz erläutert: Bei Wellenlängen, die weit über der atomaren/molekularen Skala liegen – wie sie bei Millimeter- und sogar Terahertz-Wellen auftreten –, ist die kontinuierliche räumliche Verteilung der elektromagnetischen Welle die korrekte mathematische Darstellung (im Gegensatz zur quantisierten photonischen). Die Leistungsdichte der Welle wird durch den Poynting-Vektor beschrieben, und der Leistungstransfer von der Welle zu biologischen Substanzen lässt sich mithilfe der konstitutiven Parameter (Leitfähigkeit, Permittivität und Permeabilität) hochpräzise berechnen. Diese spektralen Größen beschreiben die makroskopische Welle-Materie-Wechselwirkung unter linearen stationären Bedingungen vollständig. Die schwachen bis mäßigen Feldstärken, die Mobilfunksignale charakterisieren, gewährleisten die Linearität der Welle-Materie-Wechselwirkung. Da es sich bei den makroskopischen konstitutiven Parametern um gleitende räumliche Mittelwerte handelt, können sie die mikroskopische Welle-Materie-Wechselwirkung spezifischer molekularer Strukturen, wie beispielsweise eines DNA-Strangs, nicht beschreiben. Darüber hinaus unterliegen Millimeterwellen im menschlichen Körper einer sehr starken Dämpfung, sodass sie nicht tiefer als wenige Zehntel Millimeter eindringen können. Aus den oben genannten Gründen lassen sich die berichteten negativen Auswirkungen von Mobilfunkstrahlung nicht im Rahmen der elektromagnetischen Theorie erklären, solange die Feldstärken so gering sind, dass eine lineare Anwendung der Theorie im stationären Zustand möglich ist. Die von den Regulierungsbehörden (z. B. der FCC in den USA) festgelegten Expositionsgrenzwerte gewährleisten dies. Kurzer Lebenslauf des Referenten (https://www.hf.ovgu.de/Team/Emeriti/Abbas+Omar.html): Abbas Omar erwarb 1978, 1982 bzw. 1986 die Abschlüsse Bachelor, Master und Doktor-Ing. in Elektrotechnik. Er war seit 1990 Professor für Elektrotechnik und von 1998 bis zu seiner Emeritierung 2020 Direktor des Lehrstuhls für Mikrowellen- und Kommunikationstechnik an der Universität Magdeburg. Universität Sevilla, Fachbereich Signaltheorie und Kommunikation, Escuela Técnica Superior de Ingeniería, Camino de los discoveries s/n, 41092 Sevilla, Spanien, Tel.: +34 954 487 334, E-Mail: mjmadero@us.es, department.us.es/dtsc. Von 2012 bis 2013 war er als Distinguished Professor am Petroleum Institute in Abu Dhabi tätig und koordinierte dort die Forschungsaktivitäten für die Öl- und Gasindustrie. 2014 und 2015 leitete er den Fachbereich Elektrotechnik und Informatik an der University of Akron, Ohio, USA. Dr. Omar ist Autor und Co-Autor von über 480 Fachartikeln, die ein breites Spektrum an Forschungsgebieten abdecken. Seine aktuellen Forschungs- und Lehrgebiete umfassen die gesundheitlichen Aspekte von Millimeterwellenstrahlung, Quantencomputing, Phased-Array-Antennen und Beamforming für Massive MIMO sowie Magnetresonanztomographie. In der Vergangenheit befasste er sich zudem mit weiteren Disziplinen wie Mikrowellen- und Akustikbildgebung, Materialcharakterisierung mittels Mikrowellen und Millimeterwellen, Indoor-Positionierung, Untergrundtomographie und Bodenradar sowie der feldtheoretischen Modellierung von Mikrowellensystemen und -komponenten. Dr. Omar ist IEEE Fellow.