Temperaturbedingungen einer im britischen Labor nachgebauten Supernova

Wissenschaftler sind dem Erreichen des Endziels einen Schritt näher gekommen: Temperaturen zu erzeugen, die hoch genug sind, um die Fusion aufrechtzuerhalten, die Reaktion, die unsere Sonne antreibt, und die mögliche Zukunft für die globale Energieerzeugung. Forscher des Rutherford Appleton Laboratory in Oxfordshire, Großbritannien, haben mithilfe eines leistungsstarken Ein-Petawatt-Lasers namens Vulcan Temperaturen erreicht, die über der Sonnenoberfläche liegen (10 Millionen Kelvin (oder Celsius)). Dieses Experiment geht über die Suche nach Fusionskraft hinaus; Durch die Erzeugung dieser hohen Temperaturen werden die Bedingungen kosmologischer Ereignisse wie Supernova-Explosionen und astronomischer Körper wie weißer Zwerge und Neutronensternatmosphären wiederhergestellt.

Dies ist eine großartige Forschung. Durch eine internationale Zusammenarbeit von Forschern aus Großbritannien, Europa, Japan und den USA ist es gelungen, das 100-fache der weltweiten Energieerzeugung in einem winzigen Fleck zu nutzen, der einen Bruchteil der Breite eines menschlichen Haares misst. Das ist satte ein Petawatt Energie (eintausend Millionen Millionen Watt oder genug für Strom zehn Billionen 100-W-Glühbirnen) konzentrierten sich auf ein Volumen mit einem Durchmesser von etwa 0,000009 Metern (9 um) (ich nahm den Wert des Durchmessers eines menschlichen Haares auf 90 um an, gemessen von Piezo Technology, falls Sie interessiert waren). Dies ist eine enorme Verbesserung gegenüber früheren Tests, bei denen das erhitzte Volumen 20-mal kleiner war als bei diesem neuen Experiment. Dieses Kunststück wurde durch den Einsatz des Vulcan-Lasers von Rutherford Appleton erreicht.

Der Petawattlaser konnte diese enorme Leistung erreichen, indem er einen sehr kurzperiodischen Impuls auf das Ziel lieferte. Schließlich hatte der Planet beim Einschalten des Lasers keinen Stromausfall. Der Laser kann die verfügbare Leistung verstärken, indem er sich für kurze Zeit auf ein mikroskopisches Volumen konzentriert. Vulcan schoss sein Ziel mit dem einen Petawatt-Laserstrahl für nur 1 PicoSekunde (eine Millionstel einer Millionstel Sekunde). Dies mag winzig erscheinen, aber diese mikroskopische Zeitspanne ermöglichte es, das Zielmaterial auf 10 Millionen Kelvin zu erhitzen.

Mit diesen Tests können Wissenschaftler nicht nur untersuchen, was passiert, wenn Materie auf solche Extreme erhitzt wird, sondern auch den Weg zu leistungsstärkeren Lasern ebnen, die die Kerne von Wasserstoff, Deuterium und Tritium verschmelzen. Eine autarke Kernfusion könnte dann möglich sein und ein Tor zu einer riesigen Energiequelle freischalten. Es ist denkbar, dass ein zukünftiger Fusionsreaktor einen leistungsstarken, fokussierten Laser verwendet, um Fusionsereignisse zu starten, damit die von jeder Reaktion erzeugte Energie die nächste antreiben kann. Dies ist die Basis einer sich selbst tragenden Kernfusion.

Dies ist eine aufregende Entwicklung – wir haben jetzt ein neues Werkzeug, mit dem wir wirklich heiße, dichte Materie untersuchen können”- Prof. Peter Norreys, STFC-finanzierter Forscher und vulkanischer Wissenschaftler.

Der Vulkanier hat jedoch eine harte Konkurrenz. In den USA hat der Texas Petawatt-Laser vor einigen Tagen den Rekord für den leistungsstärksten Laser gebrochen und Energien von mehr als einem Petawatt erreicht. Die Pläne für einen größeren britischen Laser, den Hiper (High Power Laser Energy Research), werden jedoch noch leistungsfähiger und sollen die Fusionsleistung untersuchen.

Quelle: Telegraph

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