Doorbraak in kernfusie: 'eindeloze energie' mogelijk bij lage temperaturen
In dit artikel:
Onderzoekers tonen in een theorieartikel in Nuclear Science and Techniques aan dat intense laagfrequente lasers fusie kunnen stimuleren bij veel lagere temperaturen dan tot nu toe nodig geacht. In plaats van te vertrouwen op extreem hete plasma’s of hoogenergetische röntgenstralen, blijkt dat near-infrared solid-state lasers via multi-fotonprocessen de effectieve botsingsenergie tussen kernen verbreden. Die verbreding verhoogt de kans op kwantumtunneling door de Coulomb-barrière — de elektrische afstoting die normale samenvoeging van lichte kernen (zoals deuterium en tritium) verhindert — waardoor fusie mogelijk wordt bij energieën die eerder als nutteloos werden beschouwd.
De studie gebruikt de D–T-reactie als referentie en laat zien dat bij een botsingsenergie van slechts 1 keV laserondersteuning de fusiekans dramatisch kan stijgen: bij een laserintensiteit van 10^20 W/cm^2 neemt de kans met ongeveer drie ordes van grootte toe, en bij circa 5×10^21 W/cm^2 zelfs met zo’n negen ordes. Praktisch gezegd maakt dit laserhulp vergelijkbaar met het verhogen van de botsingsenergie van 1 keV naar 10 keV zonder lasers — een fundamenteel andere manier om aan de benodigde condities te komen.
Belangrijk is dat de lasers het thermische proces niet vervangen maar aanvullen: de velden werken als een katalysator voor tunneling terwijl temperatuur nog steeds een rol speelt. Het voorgestelde mechanisme is algemeen toepasbaar op verschillende fusieprocessen en lasertypen, en sluit aan bij zowel bestaande laboratoria als aanstormende high-intensity laserfaciliteiten. Daardoor zou het, als de theorie ook in praktijksituaties standhoudt, ontwerpvrijheid voor toekomstige fusie-installaties aanzienlijk vergroten.
De resultaten zijn tot nu toe echter theoretisch en gebaseerd op ideale twee-lichaamsbotsingen. De cruciale volgende stap is experiment en modellering in realistische plasma’s, waar collectieve effecten, laser–plasma-interacties en energieverliezen complex gedrag kunnen veroorzaken. Als vergelijkbare versterkende effecten ook in die omstandigheden optreden, kan dit de weg naar praktisch bruikbare kernfusie verkorten — niet door nog heter te stoken, maar door slimmer gebruik van kwantumeigenschappen van deeltjes. Tot die bevestiging blijft het idee een veelbelovende, maar nog onvoltooide, nieuwe richting in fusieonderzoek.