Am 5. Dezember erzielten Wissenschaftler der National Ignition Facility einen Durchbruch in der Kernfusion, indem sie eine Reaktion mit Energiegewinn erzeugten. Es könnte ein Schritt hin zu einer Welt in ferner Zukunft sein, in der Fusion eine Energiequelle ist.

Letzten Monat befand sich der erdnächste Stern in Kalifornien. In einem Labor zwangen die größten Laser der Welt zum ersten Mal Wasserstoffatome dazu, in der gleichen Art von energieerzeugender Reaktion zu verschmelzen, die die Sonne befeuert. Es dauerte weniger als eine Milliardstel Sekunde. Aber nach sechs Jahrzehnten der Mühe und des Scheiterns hat das Lawrence Livermore National Laboratory bewiesen, dass es möglich ist. Wenn Fusion eines Tages kommerzielle Energie wird, wäre sie endlos und kohlenstofffrei. Mit anderen Worten, es würde das menschliche Schicksal verändern. Wie Sie sehen werden, ist noch viel zu tun. Aber nach dem Durchbruch im Dezember wurden wir eingeladen, das Labor zu besichtigen und das Team zu treffen, das die Sternenenergie auf die Erde gebracht hat.

Unkontrollierte Fusion ist einfach – so lange gemeistert, dass die Filme in Schwarzweiß sind. Fusion ist das, was eine Wasserstoffbombe tut, indem sie Energie freisetzt, indem sie Wasserstoffatome dazu zwingt, miteinander zu verschmelzen. Was bisher unmöglich war, ist die Nutzung der Feuer von Harmagedon für etwas Nützliches.

Das Lawrence Livermore National Laboratory des US-Energieministeriums hilft bei der Wartung von Atomwaffen und Experimenten mit Hochenergiephysik. Eine Stunde östlich von San Francisco trafen wir den Direktor von Livermore, Kim Budil, in dem Labor, das Geschichte schrieb, der National Ignition Facility.

Kim Budil: Die National Ignition Facility ist der größte und energiereichste Laser der Welt. Es wurde ab den 1990er Jahren gebaut, um Bedingungen im Labor zu schaffen, die zuvor nur in den extremsten Objekten des Universums, wie dem Zentrum von Riesenplaneten oder der Sonne, oder beim Betrieb von Atomwaffen zugänglich waren. Und das Ziel war es, wirklich in der Lage zu sein, diese Art von Zustand mit sehr hoher Energie und hoher Dichte sehr detailliert zu untersuchen.

Die National Ignition Facility, oder NIF, wurde für 3.5 Milliarden Dollar gebaut, um eine sich selbst erhaltende Fusion zu zünden. Sie haben es in 200 Jahren fast 13 Mal versucht. Aber wie ein Auto mit einer schwachen Batterie würde der atomare „Motor“ niemals anspringen.

Scott Pelley: NIF hat einige Spitznamen gezogen.

Kim Budil: Das hat es. Seit vielen Jahren die „Not Ignition Facility“, die „Never Ignition Facility“. In jüngerer Zeit die „Fast-Ignition-Facility“. Dieses jüngste Ereignis hat also wirklich die Ignition in die NIF gebracht.

Zündung bedeutet, eine Fusionsreaktion zu zünden, die mehr Energie abgibt als die Laser einbringen.

Kim Budil: Wenn Sie es also heiß genug, dicht genug, schnell genug bekommen und lange genug zusammenhalten können, beginnen sich die Fusionsreaktionen selbst zu erhalten. Und genau das ist hier am 5. Dezember passiert.

Letzten Monat brachte der von diesem Kontrollraum abgefeuerte Laserschuss zwei Energieeinheiten in das Experiment, Atome begannen zu fusionieren und ungefähr drei Energieeinheiten kamen heraus. Tammy Ma, die die Laserfusionsforschungsinitiativen des Labors leitet, erhielt den Anruf, während sie auf ein Flugzeug wartete.

Tammy Ma: Und ich bin in Tränen ausgebrochen. Es waren nur Freudentränen. Und ich fing tatsächlich an, körperlich zu zittern und – und am Gate auf und ab zu springen, wissen Sie, bevor alle einsteigen. Alle sagten: „Was macht diese verrückte Frau?“

Tammy Ma ist verrückt nach Technik.

Sie zeigte uns, warum das Problem der Fusion jeden zum Weinen bringt. Da ist zunächst die benötigte Energie, die Laser in diesen fußballfeldlangen Röhren liefern.

Scott Pelley: Und wie viele sind es insgesamt?

Tammy Ma: Insgesamt 192 Laser.

Scott Pelley: Jeder dieser Laser ist einer der energiereichsten der Welt und Sie haben 192 davon.

Tammy Ma: Das ist ziemlich cool, oder?

Nun, eigentlich ziemlich heiß, Millionen Grad, weshalb sie Schlüssel verwenden, um die Laser zu verriegeln.

Die Strahlen treffen mit einer Energie auf, die 1,000-mal größer ist als das gesamte nationale Stromnetz. Ihre Lichter gehen zu Hause nicht aus, wenn sie schießen, weil Kondensatoren den Strom speichern. In den Röhren verstärken sich die Laserstrahlen, indem sie hin und her rasen und der Blitz im Bruchteil einer Sekunde blitzt.

Tammy Ma: Wir müssen diese unglaublichen Bedingungen erreichen; heißer, dichter als das Zentrum der Sonne, und deshalb brauchen wir all diese Laserenergie, um diese sehr hohen Energiedichten zu erreichen.

All diese Schläge verdampfen ein Ziel, das fast zu klein ist, um es zu sehen.

Scott Pelley: Kann ich das Ding halten?

Michael Stadermann: Absolut

Scott Pelley: Unglaublich. Einfach unglaublich.

Das Team von Michael Stadermann baut die hohlen Targetschalen, die bei 430 Grad unter Null mit Wasserstoff beladen werden.

Michael Stadermann: Die Präzision, die wir bei der Herstellung dieser Schalen brauchen, ist extrem. Die Schalen sind nahezu perfekt rund. Sie haben eine hundertmal bessere Rauheit als ein Spiegel.

Wenn es nicht glatter als ein Spiegel wäre, würden Unvollkommenheiten die Implosion von Atomen ungleichmäßig machen und ein Fusionszischen verursachen.

Scott Pelley: Diese müssen also so perfekt wie möglich sein.

Michael Stadermann: Das stimmt. Das ist richtig, und wir glauben, dass sie zu den perfektesten Gegenständen gehören, die wir auf der Erde haben.

Stadermanns Labor strebt nach Perfektion, indem es Kohlenstoff verdampft und die Hülle aus Diamant formt. Sie bauen 1,500 pro Jahr, um 150 nahezu perfekt zu machen.

Michael Stadermann: Unter dem Mikroskop selbst werden alle Komponenten zusammengeführt. Und dann verwendet der Monteur elektromechanische Bühnen, um die Teile dort zu platzieren, wo sie hingehören – sie zusammenzuschieben, und dann tragen wir Klebstoff mit einem Haar auf.

Scott Pelley: Ein Haar?

Michael Stadermann: Ja. Normalerweise ist so etwas wie eine Wimper oder ähnliches oder ein Katzenbart.

Scott Pelley: Du klebst mit einem Katzenschnurrhaar?

Michael Stadermann: Das stimmt.

Scott Pelley: Warum muss es so klein sein?

Michael Stadermann: Der Laser gibt uns nur eine begrenzte Energiemenge, und um eine größere Kapsel anzutreiben, bräuchten wir mehr Energie. Es ist also eine Einschränkung der Einrichtung, die Sie gesehen haben, die sehr groß ist. Und trotz seiner Größe ist das ungefähr das, was wir damit fahren können.

Scott Pelley: Das Ziel könnte größer sein, aber dann müsste der Laser größer sein.

Michael Stadermann: Das stimmt.

Am 5. Dezember verwendeten sie ein dickeres Ziel, damit es seine Form länger beibehielt, und sie fanden heraus, wie sie die Leistung des Laserschusses erhöhen konnten, ohne die Laser zu beschädigen.

Tammy Ma: Das ist also ein Beispiel für ein Ziel vor dem Schuss …

Tammy Ma zeigte uns eine intakte Zielanordnung. Diese Diamanthülle, die Sie gesehen haben, befindet sich in diesem silberfarbenen Zylinder.

Diese Baugruppe geht in eine blaue Vakuumkammer, drei Stockwerke hoch. Es ist hier schwer zu sehen, weil es vor Lasern und Instrumenten nur so wimmelt.

Dieses Instrument nennen sie Dante, weil es, wie sie uns sagten, die Höllenfeuer misst. Ein Physiker sagte: „Sie sollten das Ziel sehen, das wir am 5. Dezember gesprengt haben.“

Was uns dazu veranlasste zu fragen: „Könnten wir?“

Scott Pelley: Hast du das schon einmal gesehen?

Tammy Ma: Das ist das erste Mal, dass ich es sehe.

Lesen Sie mehr unter Quelle: Innerhalb des Durchbruchs der Kernfusion, der in ferner Zukunft ein Schritt zu unbegrenzt sauberer Energie sein könnte – CBS News