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Dienstag, 22 Dezember 2020 13:00

Erstmals nichtlineare Reaktionen von warmer dichter Materie beschrieben

von Dr.-Ing. Richard Suchentrunk
Geschätzte Lesezeit: 1 - 2 Minuten

Viele Himmelskörper wie Sterne oder Planeten enthalten Materie, die hohen Temperaturen und Druck ausgesetzt ist, Fachleute sprechen von warmer dichter Materie (WDM). Obwohl dieser Zustand auf der Erde nur im Erdkern vorkommt, schafft die Erforschung der WDM grundlegende Voraussetzungen für zahlreiche Zukunftsbereiche wie saubere Energie, härtere Materialien oder ein besseres Verständnis unseres Sonnensystems. Ein Team um das Center for Advanced Systems Understanding (CASUS) des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR), zeigt nun, dass sich warme dichte Materie deutlich anders verhält als angenommen, was ihre bisherige Beschreibung in Frage stellt.

Um den exotischen Zustand warmer dichter Materie auf der Erde erforschen zu können, wird dieser künstlich im Labor erzeugt. Das gelingt unter anderem über Kompression durch leistungsstarke Laser. Wichtige Parameter wie die Temperatur oder die Dichte können jedoch nicht direkt gemessen werden. Hierfür sind zur Auswertung der WDM-Experimente theoretische Modelle von zentraler Bedeutung. Solche Simulationsmodelle für die theoretische Beschreibung warmer dichter Materie werden entwickelt. Entgegen der Erwartungen, dass die Proben umso stärker reagieren, je stärker sie durch die Laserstrahlung „gestört“ werden (lineare Reaktionen), zeigen diese Modelle ein entgegengesetztes Ergebnis: das System reagiert entgegen dieser Annahme deutlich schwächer, je stärker die Störung ist (nichtlineare Reaktionen). Diese Ergebnisse haben weitreichende Auswirkungen für die Interpretation von Experimenten mit warmer dichter Materie.

Die Erforschung von warmer dichter Materie ist nicht nur von Bedeutung, um den Aufbau von Planeten wie Jupiter und Saturn oder unseres Sonnensystems und dessen Entwicklung zu verstehen, sondern findet auch Anwendung in den Materialwissenschaften, zum Beispiel bei der Entwicklung von superharten Materialien. Die wichtigste Rolle könnte sie jedoch für die Energiewirtschaft spielen, indem sie Beiträge liefert für die Realisierung der Trägheitsfusion, eine fast unerschöpfliche und saubere Energiequelle mit Zukunftspotential.

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