Kanadisches Forschungsteam meldet weltweit höchsten jemals mit einem Laser erzielten Neutronenfluss

Ein Forschungsteam des kanadischen Institut national de la recherche scientifique (INRS) hat gemeinsam mit dem Industriepartner Infinite Potential Laboratories nach eigenen Angaben einen neuen Weltrekord erzielt: Erstmals wurde mit einer laserbasierten Methode ein extrem hoher Neutronenfluss erzeugt, der bisherige lasergetriebene Ansätze deutlich übertrifft. Die Experimente wurden am Hochleistungslaser-Zentrum ALLS (Advanced Laser Light Source) in Québec durchgeführt.

Neutronen sind elektrisch neutrale Teilchen aus dem Atomkern. Sie spielen eine zentrale Rolle in der Materialforschung, der Medizin, der Sicherheitsprüfung und in vielen Bereichen der Grundlagenphysik. Mit ihnen lassen sich Materialien durchleuchten, innere Spannungen sichtbar machen oder chemische Strukturen analysieren. Bislang stammen die dafür nötigen intensiven Neutronenstrahlen fast ausschließlich aus großen Forschungsreaktoren oder Teilchenbeschleunigern – Anlagen, die teuer, technisch aufwendig und weltweit nur an wenigen Standorten verfügbar sind.

Vom Laser zum Neutronenstrahl

Das kanadische Team nutzte einen der leistungsstärksten Forschungs­laser des Landes, um extrem kurze, aber hochenergetische Lichtpulse zu erzeugen. Diese Pulse ionisieren zunächst ein Material und erzeugen ein Plasma, in dem Elektronen auf sehr hohe Energien beschleunigt werden. Treffen diese Elektronen anschließend auf ein Wolfram-Target, entstehen durch sogenannte photonukleare Reaktionen große Mengen an Neutronen.

Dieser indirekte Ansatz unterscheidet sich von früheren laserbasierten Methoden, bei denen meist deutlich geringere Neutronenzahlen erreicht wurden. Nach Angaben der Forschenden liegt der erzielte Neutronenfluss etwa zwei Größenordnungen über bisherigen lasergetriebenen Systemen. Damit rückt ein Bereich in Reichweite, der bislang klassischen Großanlagen vorbehalten war.

Warum der Rekord relevant ist

Der entscheidende Vorteil der Methode liegt nicht nur im Rekordwert selbst, sondern in der Skalierbarkeit. Laserbasierte Neutronenquellen könnten künftig deutlich kompakter gebaut werden als Reaktoren oder Beschleuniger. Das würde neue Anwendungen ermöglichen, etwa in Universitätslaboren, in der industriellen Qualitätskontrolle oder bei der zerstörungsfreien Prüfung sicherheitsrelevanter Bauteile.

Auch für die medizinische Forschung sind solche Quellen interessant, beispielsweise für spezielle Bildgebungsverfahren oder für die Weiterentwicklung der Neutronentherapie bei bestimmten Krebsarten. Allerdings betonen die Forschenden, dass es sich bislang um einen experimentellen Demonstrationsaufbau handelt. Fragen zur Dauerstabilität, Energieeffizienz und Kosten müssen erst in weiteren Studien geklärt werden.

Einordnung und offene Fragen

Die Ergebnisse wurden in einer Fachzeitschrift mit Peer-Review-Verfahren veröffentlicht, was für ihre wissenschaftliche Qualität spricht. Dennoch bleibt abzuwarten, ob sich der Ansatz langfristig in einen robusten, alltagstauglichen Betrieb überführen lässt. Insbesondere der Vergleich mit etablierten Neutronenquellen muss zeigen, ob die laserbasierte Technik nicht nur punktuell hohe Flüsse erreicht, sondern diese auch zuverlässig und reproduzierbar liefern kann.

Sollten diese Hürden überwunden werden, könnte der nun gemeldete Rekord den Beginn einer neuen Generation von Neutronenquellen markieren – kleiner, flexibler und zugänglicher als alles, was bisher verfügbar ist.