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Kernfusion: Neues Experiment liefert unerklärliches Ergebnis

Auf der ganzen Welt versuchen sich Forschende an einer gelingenden und stabilen Kernfusion. Ein Team erlebte bei einem Experiment nun etwas Unglaubliches.

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Bei der Kernfusion gibt es verschiedene Wege, die zumindest in experimentellen Stadien zum Ziel führen können. Eine davon ist die laserinduzierte Kernfusion, etwa zwischen den Stoffen Deuterium und Tritium. Forschende versuchen durch den Laserbeschuss so viel Energie bei der Fusion der beiden Stoffe freizusetzen, dass die Reaktion auch ohne weitere Energiezufuhr weiterläuft. Ein Forschungsteam könnte dem zum Greifen nah sein, wenn sie erst einmal verstehen, wie sie überraschend mehr Energie freisetzen konnten, als für möglich gehalten wurde.

Kernfusion mit Laser: Ein Spektakel

Bei der Kernfusion mit Deuterium und Tritium wird versucht die beiden getrennten Atomkerne zu einem zu verschmelzen. Da beide jedoch positiv geladen sind, stoßen diese sich naturgemäß ab. Daher braucht es nicht nur einen Laser, der das eine Atom unfassbar schnell auf das andere schießt, sondern auch eine enorme Temperatur. Ist beides gegeben, sind die (künstlich herbeigeführten) anziehenden Kräfte größer als die (natürlichen) abstoßenden Kräfte und es kommt zur Fusion.

Daraufhin entsteht ein sogenannter Massendefekt. Damit ist gemeint, dass der neu entstandene, fusionierte Atomkern leichter ist als die beiden separaten Atomkerne. In der Folge wird Energie freigesetzt – und das nahezu unendlich lang, sauber und stabil. In der National Ignition Facility (NIF) in den USA wird genau an diesem Vorgang geforscht. Dort gelang es etwa binnen Sekundenbruchteilen eine Energie von zehn Billiarden Watt zu erzeugen.

Kernfusion und die Maxwell-Boltzmann-Verteilung 

Als man sich nun in einer separaten Studie das erhitzte Fusionsplasma genauer anschaute, machten Forschende einen überraschenden Fund: Die Neutronen bewegten sich wesentlich schneller, als es bei diesen Temperaturen mathematisch möglich ist. Denn eigentlich ist die Geschwindigkeit der Teilchen direkt an die Temperatur des Plasmas gekoppelt. Beschrieben wird das Ganze durch die sogenannte Maxwell-Boltzmann-Verteilung , die in diesem Fall jedoch nicht zu gelten scheint.

„Sobald die Implosion das Deuterium-Tritium-Plasma zum Brennen und Zünden brachte, übertrafen die Energien das für diese Reaktionen Erwartete“, erklärt der Computerwissenschaftler Alastair Moore, der unter anderem die Studie zum Fusionsplasma betreute. Eigentlich hätte die Temperatur im Fusionsreaktor 2,5 Mal heißer sein müssen, um dieses Ergebnis zu erzielen, fügt scinexx hinzu.

Forscher finden bisher nur Indizien

Warum bei dieser Kernfusion mit Laser plötzlich mehr Energie freigesetzt wurde, bleibt vorerst ein Rätsel. Einziger Hinweis, womit dieser Energieüberschuss etwas zu tun haben könnte, ist dass bei dieser Kernfusion der Schwellenwert von 1,3 Megajoule erreicht wurde. Ab da kann sich die Kernfusion von selbst antreiben, ohne dass weitere Energie von außen hinzugeführt werden muss. Das Team und Moor und natürlich die Forschenden des NIF wollen dem weiter auf den Grund gehen.

Quellen: scinexx, eigene Recherche

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