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Warm und dicht!

Forscher machen Kupfer mit Röntgenstrahlen durchsichtig

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Schritt auf dem Weg zur Trägheitsfusion

Diese Prozesse geschehen aber so schnell, dass die Atomkerne im Metall keine Zeit haben, sich zu bewegen. Man habe es mit einem sehr exotischen Zustand der Materie zu tun, bei dem das Gitter kalt sei und einige der ionisierten Elektronen heiß – sie befänden sich dabei nicht im Gleichgewicht mit den übrigen freien Elektronen des Metalls. Für die Forscher ist die Veränderung der Trübung nun ein Zeichen dafür, dass es ihnen gelungen ist, warme, dichte Materie im Labor zu erzeugen und zu charakterisieren. Das Verständnis der Trübung von Materialien unter diesen extremen Bedingungen ist für die Trägheitsfusion dringend erforderlich, wie man betont. Denn bei der Trägheitsfusion wird hochgradig intensives Laserlicht eingesetzt, um ein Brennstoffkügelchen zu komprimieren und zu erhitzen. Das soll die für die Fusion erforderlichen Bedingungen schaffen. Die Durchlässigkeit des Laserlichts bestimmt nun, wie viel Strahlungsenergie absorbiert oder einfach durch das Material hindurchgelassen wird, was maßgeblich die Effizienz der Fusionsreaktionen bestimmt.

Forscher dringen zur Attosekundenphysik vor

Die jetzt untersuchten Effekte laufen so schnell ab, dass die Forscher noch kürzere Röntgenpulse benötigen, um die Dynamik der Elektronen vollständig aufzulösen. Und kürzlich hat der European Xfel die Fähigkeit demonstriert, Attosekundenpulse zu erzeugen, wodurch eine Tür zur so genannten Attosekundenphysik geöffnet wurde. Und mit Röntgenpulsen im Attosekundenbereich könnte man die Bewegung von Elektronen bei der Bildung von warmer, dichter Materie präzise „filmen“ oder chemische Reaktionen – und damit das Verständnis zum Beispiel von der Funktionsweise von Katalysatoren – deutlich verbessern. Die Physik-Nobelpreise 2023 für die französisch-schwedische Physikerin Anne L'Huillier, den ungarisch-österreichischen Physiker Ferenc Krausz und den französisch-amerikanischen Physiker Pierre Agostini zeigten schließlich auch, dass dieses Forschungsthema hochaktuell sei.

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