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DIE BEDEUTUNG DER FUSION FÜR UNSERE ZUKUNFT
Kernfusion, die Reaktion, die auch die Sonne antreibt, könnte die Menschheit mit einem sauberen und unendlichen Vorrat an Energie versorgen. Um Herrschaft über die ehrfurchtgebietende Kraft dieser Reaktion zu gewinnen, versuchen zahlreiche Forschergruppen auf der Welt, die Fusion unter kontrollierbaren Bedingungen herbeizuführen. Zu diesem Zweck erzeugen sie "Miniatursonnen" aus heißem und dichten Plasma, ein geladenes Gas, das aus freien Elektronen und Ionen besteht. Bisher ist es jedoch noch niemandem gelungen, Atomkerne ein einem Plasmas zur Fusion zu bringen. Ein Problem stellte dabei die systematische Untersuchung des Plasmas dar, dessen Temperatur Tausende von Grad erreichen.
Einem Forscherteam unter Leitung von Prof. Yitzhak Maron von der Abteilung für Teilchenphysik am Weizmann-Institut ist es jetzt zum ersten Mal gelungen, eine Methode zu entwickeln, mit deren Hilfe definitiv bestimmt werden kann, wie Elektrizität durch einen glühenden Plasmatropfen strömt. Diese Untersuchung liefert äußerst wichtige Informationen über die Entstehung heißer und dichter Plasmen.
Bei dem Versuch, im Labor eine kontrollierte Fusion zu erzeugen, "klopfen" die Wissenschaftler das Plasma mit einem magnetischen "Hammer" - einem Magnetfeld, das durch elektrischen Strom erzeugt wird und das Plasma auf ein kleines Volumen zusammenzieht, wodurch es heiß und dicht bleibt. Marons Team, dem die Jungakademiker Gilad Davara, Lev Gregorian und Eyal Kroupp angehörten, gelang es, den durch das Plasma fließenden elektrischen Strom, mit Hilfe des von dem geladenen Gas ausgestrahlten Lichtspektrums zu bestimmen. Das Plasma ist jedoch so heiß und dicht, daß seine Spektrallinien normalerweise verschwommen sind. Die Wissenschaftler lösten dieses Problem, indem sie eine weitere Materie in das Plasma einführten: Sauerstoffionen, die saubere und klare Spektrallinien erzeugen, weil sie weniger von Hitze und Dichte beeinträchtigt werden.
Obwohl die "Lebensdauer" des Plasmas weniger als eine millionstel Sekunde beträgt, konnten Maron und sein Team den Strom messen und seine Verteilung für jede milliardstel Sekunde verfolgen. Sie fanden heraus, daß der Strom beim anfänglichen Eintritt in ihre 4 mal 1.5 cm große "Plasmarolle" auf der Außenseite ihres Modells entlangfloß. Danach maßen sie, wie tief er nach der Kontraktion des Plasmas in die "Rolle" eindrang. Diese Messungen ermöglichten den Wissenschaftlern zudem, die Geschwindigkeit der Plasmateilchen zu bestimmen, die 100 Kilometer per Sekunde erreichte (360 000 km per Stunde). Das Experiment wurde bei zirka einer Million Grad Celsius durchgeführt, ungefähr einem zehntel der Sonnentemperatur.
Wenn die Wissenschaftler das Verhalten des elektrischen Strom verstehen, können sie auch die genaue Verteilung des Magnetfeldes bestimmen. Da dieses Feld die treibende Kraft hinter der Plasmakompression ist, können diese Messungen den Wissenschaftlern auf der Suche nach der Nutzbarmachung der Kernfusion als kontrollierter Energiequelle helfen, eine effektivere Methode der Plasmakondensierung zu finden.
An der Finanzierung dieser Untersuchung beteiligten sich die Minerva-Stiftung, München, die Israel Academy of Sciences and Humanities und die U. S.-Israel Binational Science Foundation. š
Criteria of this press release:
Mathematics, Physics / astronomy
transregional, national
Research projects
German
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