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Sterne im Labor

Mit Lasertechnik versuchen Wissenschaftler in Darmstadt die Grenzen der bekannten Physik auszuloten. Der Vorteil der Laser: Ihr Licht besitzt nur eine einzige Wellenlänge. Einer der größten Laser der Welt heißt Phelix. Er beginnt ganz harmlos und wird dann so oft verstärkt, bis er eine unbeschreibliche Leistung besitzt. Prof. Dr. Marcus Roth, Physiker: "Also wenn man die Leistung ausdrücken möchte, das ist ungefähr so viel wie eine Millionen Großkraftwerke liefern könnten, soviel liefert Phelix - allerdings nur für ganz kurze Zeit." Die Wissenschaftler in Darmstadt wollen mit Phelix Hilfe verstehen, wie sich Materie unter extrem heißen Temperaturen und hohem Druck verhält. Das gesamte Licht, wird auf einen winzigen Punkt gebündelt: eine Goldkugel, um die Hälfte kleiner als ein Stecknadelkopf. Prof. Dr. Marcus Roth, Physiker: "Das Schöne an Licht, ist im Gegensatz zu Teilchen aus denen wir bestehen ist: Ich kann beliebig viel Licht auf beliebig kleinem Raum konzentrieren. Also wir haben ja immer das Problem: Wenn wir morgens zur Arbeit fahren: Der Bus ist voll. Und da, wo viele Leute drin sind, geht einfach keiner mehr rein. Bei Licht ist das anders." Phelix wird auf eine Öffnung in der Goldkugel mikrometergenau ausgerichtet. Selbst Unmengen von Licht brauchen kaum Platz. So ein Laser-Schuss ist extrem aufwendig. Damit Phelix genug Energie für den Schuss bekommt, mussten sich die Forscher vorher etwas einfallen lassen. Prof. Dr. Marcus Roth, Physiker: "Der Trick bei all diesen Lasersystemen ist: Man versucht Energie in Raum und Zeit so stark, wie möglich irgendwie zu konzentrieren. Das fängt an, in dem wir die Energie aus dem Netz unseres Betreibers nehmen und sie erstmal in riesigen Kondensatoren zwischenspeichern. Die nehmen Kubikmeter an Raum ein. Und dann steckt diese Energie von Minuten, in denen wir dieses System laden, bis zu Millisekunden in diesem aktiven Lasersystem drin. Und dann sind wir in der Lage, diesen Laserstrahl auf Bruchteile auf den Durchmesser eines Haars hinunter zu fokussieren und in der Zeit auf Bruchteile einer billionstel Sekunde zu komprimieren." Es dauert etwa 10 Minuten, bis Phelix schussbereit ist. Die Sicherheitsvorkehrungen sind enorm. Und doch, auch dieser gigantische Lichtstrahl ist nichts anderes, als eine gleichförmige Welle, auf der unendlich viele Teilchen durch die langen Röhren zu ihrem Ziel jagen. Man sollte jedoch vermeiden, zur falschen Zeit am falschen Ort zu sein. Vor allem nicht in der Nähe der Goldkugel, denn sie wird nur durch Phelix' s Lichtstrahl etwa 10 Millionen Mal heißer als die Sonnenoberfläche. Prof. Dr. Marcus Roth, Physiker: "Wir zünden kleine Sterne im Labor für den Bruchteil, für einige Milliardstel Sekunden. Und die Aufgabe unsere Wissenschaftler ist es nun, innerhalb dieser unglaublich kurzen Zeit diesen kleinen Stern zu untersuchen." Schuss: Die in den riesigen Kondensatoren gespeicherte Energie entlädt sich in einem ultrakurzen Lichtblitz. Dadurch ist die Leistung des Lasers so gewaltig. Ganz im Gegensatz zur verbrauchten Energie: Prof. Dr. Marcus Roth, Physiker: "Wenn man die gesamte Energie von demPhelix Laser nimmt, dann ist die Energie weitaus geringer, als das was wir morgens in Form eines Marmeladenbrotes zu uns nehmen. Nur für das Marmeladenbrot brauchen wir typischerweise drei bis fünf Minuten, wenn wir das in Ruhe essen wollen, während der Phelix Laser eben diese Energie in wenigen Milliardstel- Sekunden umsetzt und insofern erreichen wir höhere Temperaturen, als die Gott sei Dank bei uns im Magen auftreten." Diese extremen Lichtexperimente im Labor sind für Wissenschaftler eine Chance das Universum besser zu verstehen.

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