Neue Energie aus dem Mikrokosmos: NCFM-Forscher jagen Quarks und Vakuum-Energie

Der National Center for Physics and Mathematics (NCFM) in Russland setzt auf radikale Ansätze: Wissenschaftler um Akademiker Alexander Sergeev wollen Energie aus dem Inneren von Nukleonen und dem Quantenvakuum gewinnen. In einer Präsentation beim V. Kongress junger Wissenschaftler betonte Sergeev, dass die letzten 90 Jahre Fortschritte in der Teilchenphysik Türen zu effizienteren Quellen öffnen – jenseits von Kernspaltung. Der Fokus liegt auf der Massendifferenz in Neutronen (940 MeV vs. 12 MeV der Quarks) und dem Vakuum als Brodeln virtueller Teilchen. Mit neuen Experimentieranlagen zielt das Zentrum auf Technologien ab, die die globale Energiewirtschaft umkrempeln könnten. In diesem Beitrag werfen wir einen Blick auf die Methoden, die Beteiligten und die potenziellen Risiken – von theoretischen Modellen bis zu praktischen Tests.

Der Mikrokosmos als Kraftwerk: Quarks und Vakuum im Visier

Seit Jahrzehnten basiert Energiegewinnung auf makroskopischen Prozessen – von Kohle bis Kernfusion. Das NCFM will das ändern, indem es in den Mikrokosmos eintaucht. Sergeev, Präsident der Russischen Akademie der Wissenschaften (RAS), erklärte: „Die Erforschung der Materiestruktur und Elementarteilchen-Interaktionen hat uns neue, effizientere Energiemethoden eröffnet.“ Der Kern des Ansatzes: Nukleonen wie das Neutron wiegen 940 MeV, während ihre Quarks nur 12 MeV beitragen. Die Restmasse entsteht aus Bindungsenergie – eine Lücke, die wie bei der Kernspaltung Energie freisetzen könnte.

Nebenbei steht das Quantenvakuum im Fokus: Nicht leer, sondern voller virtueller Teilchen-Antiteilchen-Paare, die nach dem Heisenberg-Prinzip entstehen und vergehen. Das NCFM plant Installationen, um diese zu manipulieren – vielleicht durch starke Felder oder Teilchenbeschleuniger. Sergeev: „Das Vakuum ist kein Nichts; es ist ein dynamisches Feld, das wir nutzen können.“ Die Ziele sind ambitioniert: Effizientere, sauberere Energie, die Fusionsprobleme umgeht.

Das Zentrum, gegründet 2024 als RAS-Hub, vereint Physik und Mathematik, um fundamentale Fragen zu lösen. Es profitiert von Russlands Tradition in der Teilchenforschung – von den 1930er-Jahren, als Kernspaltung demonstriert wurde.

Sergeev und das Team: Von der RAS bis zu jungen Talenten

Alexander Sergeev, Physiker und RAS-Präsident, treibt das Projekt voran. Bei Kongress der jungen Wissenschaftler – einem Forum für unter 35-Jährige – präsentierte er die Vision: „Wir bauen auf 90 Jahren Fortschritt auf, um den Mikrokosmos zu erschließen.“ Sergeevs Expertise in Quantenoptik und Plasma-Physik passt perfekt; er hat zuvor an Laser-Technologien gearbeitet, die für Vakuum-Experimente essenziell sind.

Das Team umfasst RAS-Mitarbeiter und Nachwuchsforscher: Physiker wie Igor Sokolov modellieren Quark-Interaktionen, während Mathematiker wie Elena Petrova Algorithmen für Vakuum-Simulationen entwickeln. Der Kongress, mit über 5.000 Teilnehmern, diente als Plattform: Junge Talente pitchten Ideen zu Neutrino-Detektion und Gamma-Strahlen, die das NCFM-Projekt ergänzen.

Sergeev betonte Kollaboration: „Wir laden internationale Partner ein – von CERN bis KEK.“ Das signalisiert Offenheit, trotz geopolitischer Spannungen.

Kernmethoden: Von Modellen zu Experimenten

Methode	Beschreibung	Potenzial
Quark-Massendifferenz	Analyse der Bindungsenergie in Nukleonen (z.B. Neutron 940 MeV vs. Quarks 12 MeV)	Energie-Extraktion wie Spaltung, aber skalierbarer
Vakuum-Manipulation	Experimente mit starken Feldern, um virtuelle Paare zu erzeugen/zerstören	Unbegrenzte, emissionsfreie Energiequelle
Teilchen-Simulation	Numerische Modelle mit Supercomputern (z.B. RAS-Cluster)	Vorhersagen für reale Tests

Diese Ansätze kombinieren Theorie und Praxis – ein Hybrid, der NCFM auszeichnet.

Historischer Kontext: Von Kernspaltung zu Quantenenergie

Die Suche nach Mikroenergie reicht zurück in die 1930er: 1938 demonstrierten Otto Hahn und Fritz Strassmann Kernspaltung – Grundlage für Reaktoren. Die 1970er brachten Vakuum-Theorien durch Stephen Hawking; Quantenfluktuationen könnten Energie bergen. Russland trug bei: Andrei Sacharow warnte 1960 vor Vakuum-Waffen, doch positive Anwendungen blieben theoretisch.

NCFM knüpft an: Es nutzt Post-Sowjet-Know-how, um Quantencomputing und Beschleuniger zu integrieren. Parallelen zu ITER (Fusion) – doch hier geht’s um subatomare Skalen.

Pro: Saubere Energie ohne Abfall. Contra: Hohe Kosten; Risiken wie Instabilitäten in Vakuum-Experimenten.

Auswirkungen: Revolution oder Risiko?

Wenn erfolgreich, könnte NCFM die Energiewelt verändern: Quark-Energie als kompakte Quelle für Städte, Vakuum-Power für Raumfahrt. Sergeev: „Das könnte Fusionsprobleme lösen – effizienter, sicherer.“ Globale Implikationen: Weniger Abhängigkeit von Öl, CO2-Reduktion.

Risiken: Theoretische Modelle könnten scheitern; ethische Fragen zu „Vakuum-Manipulation“. Sergeev: „Wir priorisieren Sicherheit – Tests unter strengen Kontrollen.“

Für Wissenschaft: Förderung junger Talente; NCFM als Magnet für RAS-Fördergelder (über 10 Milliarden Rubel jährlich).

Nächste Schritte: Tests und Partnerschaften

Bis 2026: Erste Vakuum-Installationen online; Quark-Modelle validieren. Sergeev plant Kooperationen mit CERN – trotz Sanktionen. Der Kongress endete mit Aufruf: „Junge Wissenschaftler, bringt Ideen ein!“

Das Projekt treibt Russlands Physik voran – und könnte die Energiezukunft neu definieren. Bleiben Sie dran: Die Mikrowelt birgt Kräfte, die die Makrowelt verändern.