Durchbruch bei flüssigem Kohlenstoff bringt Kernfusion näher

Flüssiger Kohlenstoff kommt im Inneren von Planeten vor und spielt eine wichtige Rolle für die Kernfusion. Im Labor konnte dieser Zustand allerdings bisher kaum erreicht werden, denn bei normalem Druck schmilzt Kohlenstoff nicht - er geht vom festen direkt in den gasförmigen Zustand über.

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Forschern der Universität Rostock und des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf ist es nun aber gelungen, flüssigen Kohlenstoff im Labor herzustellen. Dazu nutzten sie den Hochleistungslaser DIPOLE 100-X.

Um flüssigen Kohlenstoff herzustellen, benötigt es normalerweise hohen Druck und Temperaturen von etwa 4.500 Grad Celsius. Durch Laserkompression kann fester Kohlenstoff allerdings für Bruchteile von Sekunden verflüssigt werden. Lange genug, um Messungen daran durchzuführen. 

Flüssiger Kohlenstoff zum ersten Mal untersucht

Dieser ergaben, dass die Struktur vom flüssigen Kohlenstoff jener von Wasser ähnelt. "Das ist das erste Mal überhaupt, dass wir die Struktur von flüssigem Kohlenstoff experimentell beobachten konnten. Unser Experiment bestätigt Vorhersagen aus aufwändigen Simulationen von flüssigem Kohlenstoff. Es handelt sich eher um eine komplexe Form einer Flüssigkeit, ähnlich wie Wasser, das auch ganz besondere strukturelle Eigenschaften besitzt", erklärt der wissenschaftliche Leiter Dominik Krau in einer Aussendung.

Was hat diese Erkenntnis nun mit Kernfusion zu tun? Kohlenstoff wird in der sogenannten Laserfusion (auch als Trägheitsfusion bekannt) eingesetzt. Dabei wird eine kleine Brennstoffkugel in einen sogenannten Hohlraum eingesetzt und das Innere des Hohlraums mit einem Laser beschossen. Dabei zündet der Brennstoff und die Kernfusion wird ausgelöst.

Hohlraum aus Diamant

Der Hohlraum selbst besteht dabei aus sehr dichtem Kohlenstoff, also Diamant. Zu verstehen, wie sich der Kohlenstoff während des Laserbeschusses verhält, ist wichtig, um Instabilitäten zu vermeiden und die Kernfusion bestmöglich ablaufen zu lassen.