Physiker bestätigen: Fusion wurde 1938 bereits beobachtet
Ein Experiment von 1938 zeigt: Die Deuterium-Tritium-Fusion wurde viel früher beobachtet als gedacht. Physiker haben den Versuch neu geprüft.
Bei der Kernfusion verschmelzen bei extrem hohen Temperaturen Deuterium und Tritium zu Helium – dabei wird enorme Energie freigesetzt.
Foto: Smarterpix / diuno
Die Geschichte der Kernfusion beginnt in vielen Erzählungen erst nach dem Zweiten Weltkrieg. Große Anlagen, gewaltige Budgets, ambitionierte Energieversprechen. Doch dieses Bild ist unvollständig. Ein zentrales physikalisches Prinzip der heutigen Fusionsforschung tauchte bereits 1938 in einem kleinen Labor auf, fast beiläufig. Jahrzehntelang nahm davon kaum jemand Notiz. Jetzt haben Physikerinnen und Physiker dieses Experiment erneut untersucht und neu eingeordnet.
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Eine Spur im Archiv von Los Alamos
Der Anstoß kam aus dem Archiv. Mark Chadwick vom Los Alamos National Laboratory wollte die frühen Jahre der Fusionsforschung dokumentieren. Dabei stieß er auf eine Tonaufnahme aus dem Jahr 1986. Darin sprach der Physiker Emil Konopinski über frühe Überlegungen zur Deuterium-Tritium-Fusion und verwies mehrfach auf Arbeiten „vor dem Krieg“.
Chadwick begann zu suchen. Zusammen mit Kolleginnen und Kollegen sichtete er alte Veröffentlichungen. Schließlich tauchte ein Artikel aus dem Jahr 1938 auf. Autor: Arthur J. Ruhlig, damals Doktorand an der University of Michigan.
Ein Nebeneffekt, der Fragen aufwarf
Ruhlig untersuchte Deuterium-Deuterium-Reaktionen. Er beschoss Deuterium mit Deuteronen, also Kernen aus einem Proton und einem Neutron. In einer Nebelkammer beobachtete er dabei energiereiche Protonen, die nicht recht ins Bild passten. Seine Vermutung: Es könnte sich um eine zweite Reaktion handeln, ausgelöst durch Tritium, das während des Versuchs entstand und anschließend mit weiterem Deuterium fusionierte.
Ruhlig formulierte diese Idee vorsichtig. Er schätzte, dass auf etwa 1.000 weniger energiereiche Protonen eines mit deutlich höherer Energie kommt. In einem privaten Gespräch soll er diese Beobachtung sogar mit Hans Bethe diskutiert haben. Doch im Fachartikel selbst blieb die DT-Fusion eine Randnotiz, versteckt in einem Brief an die Redaktion. Die Fachwelt reagierte kaum.
Deuterium und Tritium: Brennstoffe der Fusion
In Fusionsreaktoren gelten Deuterium und Tritium als bevorzugte Ausgangsstoffe. Deuterium ist eine Variante des Wasserstoffs und in Meerwasser in großer Menge enthalten – es lässt sich einfach und kostengünstig gewinnen. Tritium dagegen ist nur in sehr geringen Mengen natürlich vorhanden. Es handelt sich um ein radioaktives Wasserstoffisotop, das aktuell vor allem in bestehenden Kernspaltungsanlagen als Nebenprodukt entsteht. Da viele dieser Reaktoren stillgelegt werden, könnte die Tritiumversorgung künftig zur Herausforderung für die Fusionsforschung werden.
Warum das Ergebnis verschwand
Der Zeitpunkt war ungünstig. 1938 fehlte der theoretische Rahmen, um die Beobachtung sauber einzuordnen. Begriffe wie Wirkungsquerschnitt oder charakteristische Neutronenenergien waren bekannt, aber experimentell schwer zu erfassen. Zudem rückte kurz darauf die Kernspaltung ins Zentrum des Interesses. Militärische Anwendungen dominierten. Ein kleines Grundlagenexperiment ohne Anwendungsperspektive geriet schnell aus dem Blick.
Ruhlig selbst trug dazu bei. Er vermied große Thesen. Kein Versprechen, keine Vision. In der Wissenschaftsgeschichte reicht das oft aus, um vergessen zu werden.
Replikation statt Interpretation
Chadwick wollte es genau wissen. Er sprach mit dem Direktor von Los Alamos, Thom Mason. Die Entscheidung fiel klar aus: Das Experiment sollte nicht nur theoretisch bewertet, sondern praktisch wiederholt werden.
Für die Replikation arbeiteten die Forschenden mit dem Duke University zusammen. Ziel war es, Ruhligs Aufbau so originalgetreu wie möglich nachzustellen, allerdings mit moderner Messtechnik und heutigen Sicherheitsstandards.
Ein Tandem-Beschleuniger erzeugte einen Deuteronenstrahl niedriger Energie. Dieser traf auf ein Ziel aus deuterierter Phosphorsäure, getrennt durch eine dünne Metallfolie. Neutronendetektoren registrierten die entstehenden Reaktionen. Entscheidend war der Prozess in zwei Schritten: Zunächst entsteht Tritium aus der Deuterium-Deuterium-Reaktion. Dieses Tritium kann anschließend mit weiterem Deuterium fusionieren.
„Erstmals bei niedriger Energie nachgewiesen“
Die Messungen bestätigten die Vermutung. Die DT-Fusion tritt als Sekundärreaktion tatsächlich auf. „Im Gegensatz zu heutigen Hochenergie-Versuchen wie an der National Ignition Facility konnten wir erstmals eine DT-Fusion als Sekundärprozess bei niedriger Energie nachweisen“, erklärte Werner Tornow von der Duke University.
Ruhlig lag damit qualitativ richtig. Quantitativ jedoch überschätzte er den Effekt deutlich. Das Verhältnis der hochenergetischen Protonen fiel erheblich kleiner aus als seine Schätzung von 1 zu 1.000. Angesichts der damaligen Messtechnik überrascht das kaum. 1938 fehlten präzise Detektoren, um Neutronenenergien eindeutig zuzuordnen.
Bedeutung für heutige Fusionsprojekte
Der historische Befund ist mehr als eine Fußnote. Die Ergebnisse fließen in aktuelle Modelle ein, etwa für Experimente an der National Ignition Facility, wo die Deuterium-Tritium-Fusion gezielt genutzt wird. Sie helfen, Reaktionspfade besser zu verstehen und Simulationen zu überprüfen.
Chadwick ordnet das nüchtern ein: „Ruhligs zufällige Beobachtung trug dazu bei, die Grundlage für die spätere friedliche Nutzung der Fusion zu legen – etwa in Tokamaks oder in Trägheitsfusionsexperimenten.“ Der Satz beschreibt keinen verpassten Durchbruch, sondern einen frühen physikalischen Befund, dem lange der Kontext fehlte.
So läuft die Deuterium-Tritium-Fusion ab
Bei der Fusion von Deuterium (D) und Tritium (T) entsteht ein Heliumkern und ein energiereiches Neutron. Die Reaktionsgleichung lautet:
D + T → He⁴ (3,5 MeV) + n (14,1 MeV)
Insgesamt werden pro Reaktion 17,6 Megaelektronenvolt (MeV) freigesetzt – das entspricht einer enormen Energiemenge auf atomarer Skala. Das Neutron trägt den Großteil dieser Energie und kann zum Erhitzen von Materialien oder zur Energiegewinnung genutzt werden.
Ein Lehrstück über Forschung und Zeit
Das wiederentdeckte Experiment zeigt, wie abhängig Wissenschaft vom Umfeld ist. Richtige Messungen können folgenlos bleiben, wenn Theorie, Technik und Zielrichtung fehlen. Ruhlig hätte aus seinem Befund keine Energiequelle entwickeln können. Weder die Plasmaphysik noch geeignete Materialien standen zur Verfügung.
Heute entstehen in Großexperimenten ebenfalls Daten, deren Bedeutung sich erst Jahre später zeigt. Der Fall Ruhlig mahnt zur Zurückhaltung bei schnellen Bewertungen – und zur Geduld.
Ein Physiker mit breitem Profil
Schauen wir uns zum Abschluss Arthur Ruhlig genauer an. Nach seiner Promotion arbeitete er am Naval Research Laboratory und später bei Aeronutronic, einem Forschungsunternehmen der Ford Motor Company. Dort beschäftigte er sich mit Radartechnik und Lasersystemen. Eine offizielle Anerkennung für seine frühe Beobachtung der DT-Fusion erhielt er nie. Er starb 2003 in Kalifornien.
Dass sein Artikel ausgerechnet wieder in derselben Fachzeitschrift erschien wie 1938, schließt einen ungewöhnlichen Kreis. Manchmal braucht es fast ein Jahrhundert, um zu erkennen, was man bereits gemessen hat.
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Der Beitrag erschien ursprünglich am 26. Juni 2025. Wegen des großen Interesses haben wir ihn überarbeitet und neu veröffentlicht.
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