Kernfusie gaat veel makkelijker als de betrokken kernen al samen in één molecuul zitten. In elk geval in theorie, claimen Amerikaanse en Chileense chemici.

Hun berekeningen verschenen zojuist in een speciaal nummer van Chemical Physical Letters, opgedragen aan de vorig jaar overleden Nobelprijswinnaar Ahmed Zewail. Die geldt als vader van de femtochemie, waarbij je chemische reacties op gang brengt met uiterst korte laserpulsen. Eduardo Berrios (Universidad de Chile), Martin Gruebele (University of Illinois at Urbana–Champaign) en Peter Wolynes (Rice University) stellen eigenlijk een soort femto-kwantumfysica voor, al noemen ze het zelf coherent control.

Ze redeneren dat de grote uitdaging bij kernfusie bestaat uit het tegen elkaar aan duwen van positief geladen atoomkernen, tegen hun onderlinge afstoting in. De huidige fusiereactoren (en trouwens ook de zon) doen dit door losse atomen in een plasma extreem ver op te warmen.

In een molecuul zitten die kernen van nature al veel dichter op elkaar, bijeen gehouden door hun elektronenwolk. Als je met uitgekiende laserpulsen de onderlinge afstand nog wat verder kunt verkleinen, kun je de kans dat ze fuseren wellicht zo sterk vergroten dat het gaat opvallen.

Wolynes en collega’s hebben computersimulaties gedaan met een aangepast waterstofmolecuul, dat uit een deuterium- en een tritiumkern bestaat. Het lijkt erop dat je met nabij-infraroodlaserpulsen van 5 femtoseconden, zorgvuldig opgebouwd uit een combinatie van frequenties, die kernen inderdaad kunt laten fuseren.

Wolynes en Gruebele, allebei chemici die normaal gesproken werken aan eiwitvouwing en kernfusie vooral zien als een hobby, geven toe dat de simulaties wegens gebrek aan rekencapaciteit verre van volmaakt zijn. Ze zijn in 2D in plaats van 3D, en de elektronen konden ze niet meenemen.

Ook vermoedt Wolynes dat het proces lastig is te optimaliseren. Om de laserpulsen vorm te geven moet je experimenten doen, maar tritium is zo radioactief dat je tamelijk zeker moet zijn van succes voordat je je dure apparatuur er mee besmet.

Desondanks hoopt hij dat iemand die dieper in de materie zit, het idee oppikt.

bron: Rice University