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Aug 25, 2023

Durch das Verständnis der Plasmaviskosität den Weg zur Fusion ebnen

Stellen Sie sich 60 extrem leistungsstarke Laserstrahlen vor, die alle auf eine 1-Millimeter-Kugel zielen. Sie schießen aus einer Entfernung von 216 Fuß hinein. Der Aufprall übt extreme Drücke auf den Ball aus, der aus bestimmten Stoffen besteht

Stellen Sie sich 60 extrem leistungsstarke Laserstrahlen vor, die alle auf eine 1-Millimeter-Kugel zielen. Sie schießen aus einer Entfernung von 216 Fuß hinein. Der Aufprall übt einen extremen Druck auf die Kugel aus, die aus bestimmten Wasserstoffisotopen besteht. Der Ball implodiert und fällt mit 360 Kilometern pro Sekunde in sich zusammen. Es kommt zu einer kontrollierten Fusionsreaktion. Es ahmt genau den Prozess nach, der die Sonne antreibt.

Aber trotz der Anwesenheit der Laser und des Balls passiert das normalerweise nicht. Forscher des OMEGA-Experiments wollen herausfinden, warum. Fusion könnte hier auf der Erde eine nachhaltige Energiequelle darstellen, wenn wir herausfinden, wie wir sie starten und aufrechterhalten können.

Ein Teil der Herausforderung sind die vielen komplizierten Faktoren, die verhindern, dass die Laser den Ball ausreichend komprimieren, um den richtigen Druck zu erreichen. Beispielsweise ist das Plasma, das für die Fusionsreaktion benötigt wird, sehr instabil.

Das Verständnis der Viskosität des Plasmas könnte Wissenschaftlern dabei helfen, einige der Hindernisse für eine selbsterhaltende Fusion zu überwinden. Die Viskosität ist ein Maß dafür, wie viel eine Flüssigkeit fließt. Es entsteht durch Reibung innerhalb der Flüssigkeit selbst. Im Experiment wird durch die Viskosität im Plasma Energie dissipiert. Da das Plasma Energie verliert, kann es nicht heiß genug werden, um die Fusion zu zünden. Wenn wir die Rolle der Viskosität besser verstehen könnten, könnten wir Plasma besser kontrollieren und den Prozess effektiver gestalten.

Während die Viskosität in alltäglichen Flüssigkeiten relativ einfach zu messen ist, ist sie in einer überhitzten Wasserstoffkugel deutlich schwieriger zu messen. Forscher des Labors für Laserenergetik und der Fakultät für Maschinenbau der Universität Rochester arbeiten dazu mit einem Wissenschaftler des SLAC National Accelerator Laboratory des DOE zusammen.

Diese Forschung könnte auch mehr darüber enthüllen, wie die Erde und andere Planeten entstanden sind. Neben Zielen aus Kunststoff (wie sie in Fusionsexperimenten verwendet werden) werden sie auch Ziele aus Siliziumdioxid verwenden, die den Gesteinen von Planeten nachempfunden sind.

Diese Experimente könnten viel über die Vergangenheit der Erde enthüllen und eine nachhaltigere Zukunft ermöglichen.