Wissenschaftler erschaffen kurzzeitig einen Stern unter einer Universität, weil warum auch nicht

Wenn Sie über den Hof des Physik-, Mathematik- und Astronomiegebäudes der University of Texas at Austin schlendern, sehen Sie einen 17-stöckigen Turm und ein riesiges L-förmiges Gebäude. Den Texas Petawatt-Laser werden Sie nicht sehen, denn er befindet sich zwei Stockwerke unter der Erde hinter schweren Türen mit einem Logo, das die meisten Studenten übersehen. Es ist einer der leistungsstärksten Laser der Vereinigten Staaten, obwohl er derzeit aufgrund von Mittelkürzungen geschlossen ist.

Ich war von 2020 bis 2024 der leitende Laserexperte am Texas Petawatt (TPW). Dieses staatlich finanzierte Forschungszentrum, Teil des LaserNetUS-Netzwerks des Energieministeriums, ermöglichte Wissenschaftlern aus dem ganzen Land, Zeit an spezialisierten Geräten zu beantragen. Dieser Laser nimmt einen winzigen Lichtimpuls, dehnt ihn aus, verstärkt ihn, bis er kurzzeitig mehr Leistung trägt als das gesamte US-Stromnetz, und komprimiert ihn dann auf eine Billionstel Sekunde, um im Wesentlichen einen Stern in einer Vakuumkammer zu erzeugen.

An einem Schusstag könnte das Ziel ein Stück Metallfolie dünner als ein menschliches Haar, ein Gasstrahl oder ein winziges Plastikkügelchen sein. Wissenschaftler nutzten den TPW, um Sterneninneres, Fusionsenergie und sogar neue Krebsbehandlungsansätze zu erforschen. Im Gegensatz zu Filmdarstellungen ist ein 'Schusstag' Stunden leiser, repetitiver Arbeit, gefolgt von etwa 10 Sekunden, in denen niemand atmet.

Ein typischer Schusstag begann damit, dass ich zwei Stunden früher ankam, einen Kittel, Stiefel und eine Haube anzog und einen kalten Reinraum betrat. Man schaltet den Laser nicht einfach ein; man weckt ihn sanft. Ich begann mit dem Oszillator, einer kleinen Box, die den ersten Lichtkeim erzeugt, und notierte feste Parameter wie Energie und Zentralfrequenz. Dann startete ich den Pumpenlaser, um den Impuls von Nanojoule auf etwa ein halbes Joule zu verstärken.

Das System benötigte 30 Minuten, um sich zu stabilisieren, währenddessen ich die Ausrichtung durch jedes Loch und jede Kamera überprüfte. Eine leichte Fehlausrichtung könnte katastrophal sein und Optiken durchbrennen lassen, deren Ersatz Monate dauert. Als nächstes trat der Strahl in den ersten Verstärker ein: eine Glasstange, umgeben von Blitzlampen. Der Strahl machte Durchgänge, wurde stärker, bis er etwa 12 Joule erreichte – ungefähr die Energie eines hart geworfenen Balls durch einen Raum. Dieser Prozess allein dauerte fast eine Stunde.

Ich erweiterte dann den Strahl und schickte ihn durch die Endstufe: die Scheibenverstärker. Zwei Verstärker, jeder mit zwei massiven 30-Zentimeter-Glasscheiben, wurden von einer riesigen Bank aus Blitzlampen gepumpt, die von Kondensatorbänken gespeist wurden, die so groß waren, dass sie ihren eigenen Raum auf einer separaten Etage hatten. Schnelle optische Verschlüsse zwischen jeder Stufe fungierten als Tore.

Wenn das Experimentierteam bestätigte, dass das Ziel in Position war, bereiteten wir uns auf einen Systemschuss vor. Jeder Monitor würde 'System Shot Mode' in Rot aufblinken lassen. Ich kündigte es über ein altmodisches Mikrofon an, öffnete den Kompressorstrahlfänger (eine schwere Glasplatte, deren Bewegung zwei Minuten dauert) und führte dann eine Sicherheitsprüfung durch. Mit einem kleinen Verriegelungsschlüssel schloss ich jede Tür; wenn eine aufging, wurde der Schuss abgebrochen.

Zurück im Kontrollraum lud ich die Kondensatorbänke auf. An diesem Punkt gab es kein Zurück außer einem Notabschaltvorgang. Der Raum würde still werden. Ich tauschte einen Blick mit dem Forscher aus, wie Joe vom Los Alamos National Lab an einem Tag, der seine Kaffeetasse umklammerte. 'Ladung abgeschlossen. Systemschuss in drei, zwei, eins. Feuer.'

Ich drückte den Knopf. Ein lauter Knall rollte durch das Gebäude, als die gespeicherte Energie in den Strahl entladen wurde. Monitore würden einfrieren und Diagnosedaten erfassen. Unten in der Vakuumkammer würde ein Punkt kleiner als ein menschliches Haar Temperaturen von Millionen Grad erreichen. Ich lehnte mich zurück und notierte Parameter, während alle ausatmeten. Ein Strahlenschutzbeauftragter würde zuerst die Kammer überprüfen, dann sammelte das Experimentierteam die Daten.

Manchmal funktionierte es perfekt. Manchmal nicht. Einen Nachmittag im Jahr 2023, nach drei Stunden Vorbereitung, drückte ich den Knopf und hörte nichts. Ein Verschluss hatte versagt. Die Monitore zeigten Schwarz. Ich schrieb SCHUSS FEHLGESCHLAGEN ins Logbuch und startete die einstündige Abkühlphase. Wir saßen in Stille, bekamen den Schuss dann vier Stunden später. Das ist der Teil, den sie in Filmen nicht zeigen.

Diese Erwartung ist der Job: Stunden der Geduld für 10 Sekunden, an die man sich nie ganz gewöhnt. Alles passiert unter einem Campus, auf dem Tausende gehen, ahnungslos, dass für einen Bruchteil einer Sekunde ein winziger Punkt Materie, heißer als die Sonnenoberfläche, gerade unter ihren Füßen existierte.