CL051 Die Energie der Sterne! Kernfusion in der Sonne und im Labor

Cosmic Latte

Die Episode über die Atommaus, warum die Sonne leuchtet und die Frage, wie man Kernfusion auf der Erde hinbekommt

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Die Atommaus

Am 23. Januar 1972 hat die "Sendung mit der Maus" ihren Namen bekommen. Und am 23. Januar 2025 ist nicht nur diese Podcastfolge erschienen, sondern es feiert auch Armin Maiwald, der Schöpfer der Maus, seinen 85. Geburtstag. Jana ist ganz besonders begeistert von der Folge mit der "Atommaus", in der das Konzept der Kernspaltung erklärt wird.

Kernfusion

Über Kernspaltung haben Eva und Jana aber schon in Folge 46 gesprochen. Diesmal geht es um die Kernfusion. Die ist zwar so ähnlich und auch hier wird Energie durch kernphysikalische Prozesse erzeugt. Allerdings nicht durch die Spaltung großer Atomkerne, sondern durch die Fusion von kleinen Atomen.

Heute wissen wir, dass das der Grund ist, aus dem Sterne leuchten. Bis wir das herausgefunden haben, hat es aber gedauert. Zuerst dachten wir, die Sonne wäre einfach nur ein großes Feuer; eine riesige Kohlenkugel. Dann und etwas wissenschaftlicher, haben Gustav Kirchhoff und Robert Bunsen im 19.Jahrhundert vermutet, dass die Sonne ihre Energie bekommt, weil sie unter ihrer eigenen Gravitationskraft immer kleiner wird. Aber damit hätte sie höchstens ein paar Dutzend Millionen Jahre lang leuchten können.

Anfang des 20. Jahrhunderts hat Arthur Eddington anhand Einsteins Erkenntnissen postuliert, dass es kernphysikalische Prozesse sein könnten, die im Inneren der Sonne dafür sorgen, dass Energie entsteht. Damit hatte er Recht, aber um die Details zu klären, hat es noch ein bisschen länger gedauert. Erst durch die Entwicklung der Quantenmechanik, konnten wir am Ende entschlüsseln, wie es läuft: In der Sonne werden Wasserstoffatome zu Heliumatomen fusioniert und das funktioniert nur deswegen, weil in ihrem Inneren die Temperatur und der Druck ausreichend hoch sind.

Künstliche Kernfusion

Es wäre toll, wenn wir diese saubere und effiziente Energieform auch auf der Erde nutzen können. Und wir haben die Kernfusion auch schon in den 1930er Jahren im Labor geschafft. Aber wir brauchen nicht nur Fusion, wir brauchen Fusion bei der Energie wirtschaftlich nutzbar freigesetzt wird. Daran arbeiten wir immer noch.

Der österreichische Physiker Roland Richter hat zwar nach dem zweiten Weltkrieg behauptet, er hätte die kontrollierte Kernfusion geschafft, und sein Geldgeber, der argentinische Präsident Juan Perón, hat ihm das zuerst auch geglaubt. Aber es war natürlich Quatsch, was sich auch der amerikanische Astronom Lyman Spitzer gedacht hat, als er davon im Skiurlaub erfahren hat. Der hat aber länger darüber nachgedacht und dabei herausgefunden, wie man theoretisch Wasserstoffplasma tatsächlich heiß und dicht genug für eine Fusion kriegen kann. Er hat den Stellarator erfunden, einer von drei Wegen der künstlichen Kernfusion, die wir derzeit erforschen (die anderen beiden sind der Tokamak und die Trägheitsfusion).

Es wird noch länger dauern, bis wir das hinkriegen - wenn überhaupt. Aber zumindest unsere Sonne wird noch ein paar Milliarden Jahre lang weiter leuchten.

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