{"id":371624,"date":"2026-09-02T22:04:13","date_gmt":"2026-09-02T22:04:13","guid":{"rendered":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/371624\/"},"modified":"2026-09-02T22:04:13","modified_gmt":"2026-09-02T22:04:13","slug":"schmelzende-diamanten-laser-experiment-loest-altes-physik-raetsel","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/371624\/","title":{"rendered":"Schmelzende Diamanten: Laser-Experiment l\u00f6st altes Physik-R\u00e4tsel"},"content":{"rendered":"

Ein Forschungsteam um den Physiker Marius Millot am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) im US-Bundesstaat Kalifornien hat das Schmelzverhalten von Kohlenstoff unter bisher unerreichten physikalischen Bedingungen untersucht. Die Ergebnisse dieser langj\u00e4hrigen Arbeit sind nun im Wissenschaftsmagazin Nature Physics<\/a> ver\u00f6ffentlicht worden.<\/p>\n

\n Omega Laser Facility best\u00e4tigt Schmelzpunkt von Diamant bei 7.000 Grad\n <\/p>\n

F\u00fcr die komplexe Untersuchung nutzten die Wissenschaftler:innen die Omega Laser Facility an der Universit\u00e4t Rochester, um die \u00e4u\u00dfere Schicht einer winzigen Diamantprobe durch energiereichen Laserbeschuss zu verdampfen. Die daraus resultierende Schockwelle komprimierte den verbleibenden Diamanten auf einen Druck von einem Terapascal, was in etwa dem Dreifachen des Drucks im Erdkern entspricht.<\/p>\n

Gleichzeitig stieg die Temperatur des untersuchten Materials f\u00fcr den Bruchteil einer Nanosekunde auf rund 7.000 Grad Celsius an, was die Hitze der gut 5.500 Grad Celsius hei\u00dfen Sonnenoberfl\u00e4che sogar noch deutlich \u00fcbertrifft. Die w\u00e4hrend dieses engen Zeitfensters durchgef\u00fchrten Messungen mittels R\u00f6ntgenbeugung belegen, dass der jetzt gemessene Schmelzpunkt exakt mit den Vorhersagen moderner quantenmechanischer Computermodelle \u00fcbereinstimmt.<\/p>\n

Damit l\u00f6st das wissenschaftliche Team eine zwei Jahrzehnte alte Diskrepanz in der Hochdruckphysik endg\u00fcltig auf. Bisherige Labormessungen unter der Leitung des Physikers Jon Eggert wichen um etwa 20 Prozent oder rund 1.000 Grad Celsius von den theoretischen Werten ab, was die Physik lange Zeit vor ein grundlegendes Problem stellte.<\/p>\n

\n Fester Diamant schwimmt auf fl\u00fcssigem Kohlenstoff wie Eis auf Wasser\n <\/p>\n

Die neuen, pr\u00e4zisen Messdaten offenbaren zudem, dass fester Diamant eine geringere physikalische Dichte aufweist als der fl\u00fcssige, metallische Kohlenstoff. Der Diamant schwimmt folglich in dem fl\u00fcssigen Kohlenstoff auf, was ein sehr \u00e4hnliches physikalisches Prinzip darstellt wie das von gew\u00f6hnlichen Eisw\u00fcrfeln in einem Glas Wasser.<\/p>\n

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\u201eWir konnten winzige Diamantproben auf Temperaturen erhitzen, die h\u00f6her sind als die der Sonnenoberfl\u00e4che, und auf Dr\u00fccke komprimieren, die h\u00f6her sind als im Zentrum von Neptun und Uranus \u2013 und dabei immer noch die atomare Struktur, Temperatur, Dichte und optische Reflexion messen\u201c, wie Science Daily<\/a> den Forscher Marius Millot aus einer Pressemitteilung des Lawrence Livermore National Laboratory zitiert. Dieser empirische Nachweis st\u00fctzt die planetologische Annahme, dass es im hei\u00dfen Inneren von Eisriesen wie Neptun oder Uranus tats\u00e4chlich Diamanten regnet.<\/p>\n

Da die durchgef\u00fchrten Experimente k\u00fcnstlich Dr\u00fccke erzeugen, die selbst die Bedingungen im Zentrum der Eisriesen \u00fcbertreffen, erhalten Planetenforscher:innen nun eine solidere Datenbasis f\u00fcr ihre Computermodelle. Diese komplexen Modelle sind erforderlich, um die physikalische Entstehung sowie die thermische Entwicklung von \u00e4u\u00dferen Planeten unseres Sonnensystems realit\u00e4tsnah abzubilden.<\/p>\n

\n Diamantenregen erkl\u00e4rt die \u00fcbersch\u00fcssige W\u00e4rme von Neptun und Uranus\n <\/p>\n

In den tiefen atmosph\u00e4rischen Schichten dieser Gasplaneten herrschen dauerhaft Bedingungen, unter denen elementarer Kohlenstoff zu Diamant kristallisiert und anschlie\u00dfend in Richtung des Planetenkerns absinkt. Die durch diesen best\u00e4ndigen Diamantenregen entstehende Reibungsw\u00e4rme liefert der Wissenschaft eine schl\u00fcssige Erkl\u00e4rung f\u00fcr die \u00fcbersch\u00fcssige thermische Energie, die der Planet Neptun stetig in den Weltraum abstrahlt.<\/p>\n

Die ver\u00f6ffentlichte Studie schlie\u00dft gleichzeitig sicher aus, dass der Kohlenstoff vor dem eigentlichen Schmelzen in eine andere, sogenannte BC8-Kristallstruktur \u00fcbergeht. Das untersuchte Material beh\u00e4lt seine urspr\u00fcngliche Diamantstruktur vielmehr bis zum Erreichen des fl\u00fcssigen Aggregatzustands vollst\u00e4ndig bei.<\/p>\n

Zuvor hatten theoretische Experimente an der Z-Maschine der Sandia National Laboratories im US-Bundesstaat New Mexico darauf hingedeutet, dass eine solche strukturelle Zwischenphase durchaus existieren k\u00f6nnte. Die neuen Analysen belegen jedoch, dass die rasche Schockkompression dem Material schlichtweg keine Zeit f\u00fcr eine entsprechende strukturelle Umwandlung l\u00e4sst.<\/p>\n

\n National Ignition Facility nutzt Diamantkapseln f\u00fcr die Kernfusion\n <\/p>\n

Neben den astrophysikalischen Erkenntnissen bietet die Untersuchung handfeste Ans\u00e4tze f\u00fcr die m\u00f6gliche Energiegewinnung der Zukunft mittels fortschrittlicher Kernfusion. An der National Ignition Facility des LLNL kommen winzige Kapseln aus Diamant zum Einsatz, um den eigentlichen Fusionsbrennstoff sicher zu umschlie\u00dfen und zu komprimieren.<\/p>\n

Um den Brennstoff f\u00fcr die Kernreaktion zu z\u00fcnden, wird die Kapsel durch gezielten Laserbeschuss geschmolzen und nach innen verdichtet. Die aktuellen Testergebnisse deuten stark darauf hin, dass bereits ein deutlich schw\u00e4cherer initialer Laserschock ausreicht, um die Diamantkapsel gleichm\u00e4\u00dfig und effizient in eine Fl\u00fcssigkeit zu verwandeln.<\/p>\n

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Ein solcher speziell angepasster Schock macht den Brennstoff komprimierbarer, was den Energieertrag der Fusionsreaktion nach ersten Berechnungen des Teams theoretisch verdreifachen k\u00f6nnte. Allerdings m\u00fcssen daf\u00fcr auch alle anderen dynamischen Parameter des Fusionsprozesses absolut stabil gehalten werden, was technisch gesehen weiterhin eine enorme H\u00fcrde darstellt.<\/p>\n

Das Forschungsteam plant nun, das physikalische Verhalten der genutzten Diamantkapseln in den sp\u00e4teren Phasen der Fusionsimplosion detaillierter zu analysieren. Dabei soll prim\u00e4r untersucht werden, wie stabil die Kristallstruktur bleibt, wenn das Material mehreren aufeinanderfolgenden und intensiven Schockwellen ausgesetzt wird.<\/p>\n

Dieser Artikel wurde urspr\u00fcnglich am 30.08.2026 ver\u00f6ffentlicht, interessiert jedoch immer noch sehr viele unserer Leser:innen. Deshalb haben wir ihn aktualisiert und hier nochmals zur Verf\u00fcgung gestellt.<\/p>\n

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