„Amerika Schockiert“: Während die USA mit ihrem Laser von Millionen Atomkraftwerken prahlen, überholt Frankreich mit Apollon erneut alle Erwartungen

Am 12. März 2025 enthüllten die Vereinigten Staaten ein bahnbrechendes Laserprojekt, das in der Lage ist, die Energie von einer Million Kernkraftwerken zu bündeln. Die Physiker des SLAC National Accelerator Laboratory verkündeten, sie hätten einen Laserstrahl von einem Petawatt erzeugt, was eine Leistung von einer Million Milliarden Watt entspricht. Diese Errungenschaft könnte die Tür für Anwendungen wie ultra-intensive Lichtquellen und die Erforschung der Quanten-Vakuum-Natur öffnen. Der nachfolgende Artikel beleuchtet diese bemerkenswerte Leistung und ihre möglichen Auswirkungen auf die Wissenschaft.

Ein Laser mit der Energie von Millionen Kernkraftwerken

Stellen Sie sich vor, ein Laser könnte die Energie von einer Million Kernkraftwerken in einem einzigen Impuls konzentrieren. Genau das haben Wissenschaftler in den USA erreicht, wenn auch nur für eine quadrillionstel Sekunde. Mit einem Strahl von einem Petawatt, was einer Million Gigawatt entspricht, ist es möglich, die extremen Bedingungen im Inneren von Planeten nachzubilden oder die Entstehung von Paaren aus Teilchen und Antiteilchen aus dem Quanten-Vakuum zu provozieren. Diese bemerkenswerte Leistung wurde unter der Leitung des Physikers Claudio Emma erzielt, der einen Teilchenbeschleuniger nutzte, um diesen extrem leistungsstarken Elektronenstrahl zu erzeugen.

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Die Technik hinter dem Laser

Die Methode, die bei diesem Experiment zum Einsatz kam, ähnelt einem Flipper-Spiel, jedoch auf der Skala von Elektronen. Die Elektronen wurden fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, indem sie Radiowellen in einer Vakuumkammer nutzten. Durchquerten sie ein Magnetfeld, wurde ihre Bahn abgelenkt: Elektronen mit niedriger Energie folgten einer stärker gekrümmten Bahn, während solche mit hoher Energie „über“ die Kurven sprangen. Diese Präzision wurde durch das Komprimieren des Elektronenpakets mittels einer Chicane-Struktur erreicht, die es den Wissenschaftlern ermöglichte, die Elektronen sehr genau zu bündeln.

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Ein Strahl, der die Grenzen sprengt

Nach der Kompression durchquerten die Elektronen einen Undulator-Magneten, der aus Reihen von Dipolmagneten besteht, die ein wechselndes Magnetfeld erzeugen. Dies brachte die Elektronen zum „Wellen“ und ermöglichte es ihnen, Energie von einem externen Laser aufzunehmen. Diese Wechselwirkung erzeugte einen ultra-energetischen Impuls, der intensiver war als alles, was zuvor beobachtet wurde. Der Prozess wurde in mehreren Abschnitten wiederholt, wobei Phasen der Beschleunigung und Kompression abwechselten, was zu einem Elektronenstrahl von 100 Kiloampere führte – einer kolossalen Leistung.

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Die Zukunft noch mächtigerer Strahlen

Claudio Emma und sein Team haben noch größere Ziele. „Wir haben Strahlen von 100 Kiloampere erzeugt, jetzt ist das Ziel, 1 Megaampere zu erreichen“, erklärte er. Solche Strahlen könnten als ultra-intensive Lichtquellen für die wissenschaftliche Bildgebung dienen, das Quanten-Vakuum erforschen, indem sie Partikel direkt aus dem leeren Raum extrahieren oder die Wechselwirkungen der Materie unter extremen Bedingungen untersuchen, wie sie im Inneren von Sternen herrschen.

Doch ist der amerikanische Laser wirklich der mächtigste der Welt? Der in Frankreich entwickelte Apollon-Laser, der in der Nähe von Paris betrieben wird, erreicht eine Spitzenleistung von 10 Petawatt, was 10 Millionen Milliarden Watt entspricht. Diese Leistung ist in ultra-kurze Impulse von etwa 15 Femtosekunden konzentriert. Apollon wird für fortgeschrittene wissenschaftliche Forschungen verwendet, insbesondere in der Grundlagenphysik, und ermöglicht das Studium extremer Phänomene wie die Teilchenbeschleunigung oder die Erzeugung von Röntgen- und Gammastrahlung.

Während die Technologie voranschreitet, bleibt die Frage, wie sich diese Entwicklungen auf die Zukunft der Wissenschaft auswirken werden. Werden wir bald in der Lage sein, die Geheimnisse des Universums mit solchen leistungsstarken Werkzeugen zu entschlüsseln?

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