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Kernfusion: Die Energiequellen der Sterne. Teil 1: Was heizt die Sonne?

Zuverlässig und scheinbar unerschöpflich versorgt uns die Sonne mit Licht und Wärme. Wie macht sie das, und lässt sich der Sonnenofen vielleicht auf der Erde nachbauen? Wir beleuchten den langen Weg von der Entdeckung der solaren Energiequelle bis zu den Versuchen der technischen Umsetzung in einem Fusionskraftwerk. Hier erinnern wir zunächst an Entdeckungen, die zum Verständnis der Kernfusion in Sternen führten.
Im Jahr 1859 klärte Gustav Kirchhoff in Zusammenhang mit seiner neuen Spek­tral­analyse, dass sich unter der leuchtenden Oberfläche der Sonne ein noch heißerer Kern befinden muss – die Sonnenflecken sind demnach nur etwas kühlere Stellen auf der Oberfläche.

Warum leuchten die Sterne? Wie lange wird die Sonne uns mit Licht und Wärme versorgen? Bevor die Menschheit Antworten auf diese Fragen fand, haben Generationen von Wissenschaftlern über mehrere Jahrhunderte hinweg dafür den Weg bereitet.

Schließlich führte zu Beginn des 20. Jahrhunderts eine Vielzahl von astronomischen, chemischen und physikalischen Entdeckungen schrittweise zu der Vermutung, dass die Sonne und andere Sterne ihre Energie aus der Verschmelzung von Atomkernen beziehen. Damit begann sich die Physik des Größten mit der Physik des Kleinsten zu verbinden. Gegenwärtig sind wir Zeitzeugen bei dem Versuch, den thermonuklearen Sonnenofen auf der Erde nachzubauen. Dieser Anlauf zur zweiten Beherrschung des Feuers durch den Menschen strebt nach einem hohen Ziel: mit Fusionskraftwerken unbegrenzt und auf klimafreundliche Art elektrische Energie zu erzeugen.

In einer dreiteiligen Artikelserie soll dieses Thema Kernfusion von den historischen Anfängen bis zum Stand der gegenwärtigen Forschung und Entwicklung nachgezeichnet werden. Im hier vorliegenden ersten Teil folgen wir einigen Meilensteinen naturwissenschaftlicher Entdeckungen. Obwohl diese anfangs wenig untereinander und in keinerlei Zusammenhang mit der Astronomie standen, sollten sie nach 1930 zur gemeinsamen Grundlage für das Verständnis der Energiequellen der Sterne werden ...

Kennen Sie schon …

Sterne und Weltraum – Exoplaneten – Überlebenskünstler um Weiße Zwerge

Mit dem James-Webb-Teleskop wurden wahrscheinlich zwei Weiße Zwerge entdeckt, die von ihren Planeten nach wie vor umkreist werden – wir stellen diese kuriosen Systeme vor und beenden mit dem Bericht über den Parque Astronómico in der chilenischen Atacama unsere dreiteilige Serie »Observatorien«. Neue Erkenntnisse zu Beteigeuze erklären, warum seine stabile Helligkeitsperiode momentan doppelt so schnell schwankt wie zuvor. Darüber hinaus nehmen wir Sie mit in das umgebaute Kepler-Museum in Regensburg und verraten Ihnen, wo Sie im Dezember die Bedeckung des Mars durch den Mond am besten beobachten können.

Sterne und Weltraum – 25 Jahre VLT – Jubiläum des Riesenteleskops

Das Very Large Telescope, das seit dem Jahr 2000 beeindruckende Aufnahmen mit seinen vier kombinierbaren 8-Meter-Spiegeln liefert, ist der Auftakt unserer dreiteiligen Serie über Observatorien in der chilenischen Atacama. Lesen Sie unseren Insiderbericht über die Arbeit und Technik des ESO-Riesenteleskops. Wir blicken mit der Raumsonde Juno in die Vulkanschlünde des Jupitermonds Io und und zeigen, wie Wissenschaftler das Phänomen von Glitches – der kurzzeitigen Rotationsbeschleunigung von Neutronensternen – simulieren. Weiter testen wir, wie sich eine innovative neue Astrokamera mit integriertem Nachführsensor im Praxiseinsatz bewährt.

Spektrum der Wissenschaft – Vorstoß zur Sonne

Viele Vorgänge im leuchtenden Plasma unserer Sonne sind noch immer rätselhaft. Neue Raumsonden sowie Beobachtungen vom Erdboden aus sollen dabei helfen, die Phänomene besser zu verstehen. Außerdem im Heft: Höhere Symmetrien tragen zur Lösung physikalischer Rätsel bei – vom Teilchenzerfall bis hin zum Verhalten komplexer Quantensysteme. Wir berichten von Untersuchungen an kopflosen Würmern und winzigen Zellklumpen, die kein Gehirn haben, aber grundlegende kognitive Fähigkeiten. Die Klimaforschung nimmt Aerosole in den Blick, um Klimasimulationen zuverlässiger zu machen. Wussten Sie, dass die statistische Methode des t-Tests in der Guinness-Brauerei erfunden wurde? Daneben berichten wir über codebasierte Kryptografie.

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