Forscher aus Jülich, Düsseldorf und vom Budker-Institut in Novosibirsk wollen gemeinsam eine Anlage mit einer neuen Strahlquelle entwickeln, mit der die Wahrscheinlichkeit und damit die Reaktionsrate für die Fusionsprozesse deutlich erhöht werden kann. Dabei spielt polarisiertes Deuterium eine große Rolle - dazu werden die Physiker rund um Prof. Markus Büscher vom Jülicher Peter Grünberg Institut und vom Institut für Laser- und Plasmaphysik der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf mit Kollegen vom russischen Budker-Institut eine neue Quelle für polarisierte Deuterium-Moleküle entwickeln.
Mit der Kraft des Spins
Jeder Atomkern hat einen sogenannten Spin, der bei jedem der beiden Wasserstoff-Isotope zwar die gleiche Größe hat, aber in unterschiedliche Richtungen weist. Bei einem spinpolarisierten Teilchenstrahl weisen diese Kernspins alle in dieselbe Richtung. Solche Kerne sind für Fusionsexperimente besonders interessant, da mit ihnen die Verschmelzungsrate und somit die Energieausbeute deutlich erhöht werden kann.
Die Wissenschaftler wollen nun in den nächsten Jahren eine Strahlquelle für polarisiertes Deuterium aufbauen. Dabei gehen die Physiker einen neuen Weg: Sie starten mit unpolarisiertem Deuteriumgas, in dem die Spins der Teilchen in verschiedene Richtungen weisen. Durchläuft der unpolarisierte Deuteriumstrahl ein Magnetfeld, wird er entsprechend der Spineinstellung der einzelnen Deuteriummoleküle räumlich aufgespalten, so dass Moleküle mit dem gewünschten Spin direkt abgegriffen werden können.
Die zugehörige Trennapparatur arbeitet mit supraleitenden Magneten. Entwickelt wurde sie von den russischen Projektpartnern am Budker-Institut. In Jülich wird ein spezielles Lamb-Shift-Polarimeter aufgebaut, mit dem sich die Kernpolarisation exakt messen lässt, um die neue Strahlquelle im Hinblick auf hohe Polarisationsausbeute zu verbessern. Das Forschungszentrum Jülich hat bereits vier dieser Polarimeter gebaut. An der HHU wird die Quelle schließlich in Laser-Experimenten eingesetzt, die später am Forschungszentrum in dem Zukunftsprojekt einer Kurzpulslaser-Anlage (JuSparc) fortgeführt werden sollen.
