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Fusionsreaktor EAST: Chinesen brechen Dichtegrenze für stabiles Plasma
Chinesische Wissenschaftler haben nach eigenen Angaben am Fusionsreaktor EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak), auch „künstliche Sonne“ genannt, erstmals ein theoretisch vorhergesagtes Betriebsregime erreicht, in dem die übliche Dichtegrenze nicht mehr gilt: Sie erzielten eine Plasmadichte, die 30 bis 65 Prozent über dem sogenannten Greenwald-Limit liegt – ohne, dass das Plasma instabil wurde. Damit gelang nach Darstellung des Teams der erste experimentelle Nachweis des „dichtefreien Regimes“, wie die Forscher in der Fachzeitschrift Science Advances berichten.
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Warum Dichte für die Fusion entscheidend ist
Bei der Kernfusion werden leichte Atomkerne – typischerweise die Wasserstoffvarianten Deuterium und Tritium – zu schwereren Heliumkernen verschmolzen. Dieser Prozess setzt enorme Energie frei und treibt auch unsere Sonne an. Damit die Reaktion auf der Erde in einem Reaktor funktioniert, muss das Plasma drei Bedingungen erfüllen: extrem hohe Temperaturen von über 100 Millionen Grad, eine ausreichend lange Einschlusszeit und eine möglichst hohe Dichte. Je mehr Teilchen auf engem Raum zusammenkommen, desto häufiger kollidieren und verschmelzen sie – und desto mehr Energie wird freigesetzt. Tatsächlich skaliert die Fusionsleistung mit dem Quadrat der Brennstoffdichte.
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Wir haben Ende 2024 die Kernfusionsanlage Wendelstein 7-X des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik in Greifswald besucht.
Die Greenwald-Grenze als Hindernis
In Tokamaks – ringförmigen Reaktoren, die das Plasma mit starken Magnetfeldern einschließen – gilt eine empirische Obergrenze für die erreichbare Plasmadichte. Diese nach dem US-Physiker Martin Greenwald benannte Grenze beschreibt den Punkt, ab dem das Plasma instabil wird und zusammenbricht. Solche „Disruptions“ können den Reaktor beschädigen und müssen vermieden werden. Der übliche Betriebsbereich am EAST liegt nach Angaben der Forscher bei 0,8 bis 1,0 der Greenwald-Dichte.
Zwar wurde die Greenwald-Grenze bereits in früheren Experimenten überschritten – etwa an den Tokamaks ASDEX Upgrade und DIII-D, wo mit Pellet-Injektion Dichten bis etwa 1,5-fach über dem Limit erreicht wurden. Das Neue an den EAST-Experimenten ist jedoch die Methode und der theoretische Rahmen.
Vergleich mit früheren Experimenten
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Im Mai 2024 hatte ein Team am US-amerikanischen DIII-D-Tokamak die Greenwald-Grenze um 20 Prozent überschritten – allerdings nur für 2,2 Sekunden. Die chinesischen Experimente am EAST erreichten laut den veröffentlichten Daten Plasmaentladungen von etwa 6 bis 7 Sekunden Dauer – also rund dreimal so lange. Zudem übertraf die erreichte Dichte mit bis zu 65 Prozent über dem Greenwald-Limit den Wert der US-Experimente deutlich.
Diese Kombination aus höherer Dichte und längerer Dauer deutet darauf hin, dass das Verfahren einen stabileren Betriebsmodus ermöglicht. Für künftige Fusionskraftwerke wäre das entscheidend: Sie müssten hohe Dichten über Minuten oder sogar Stunden aufrechterhalten können.
Mikrowellenheizung und höherer Gasdruck als Schlüssel
Das Team am EAST in Hefei kombinierte zwei Maßnahmen bereits während der Startphase des Reaktors: Zum einen setzten die Forscher sogenannte Elektronenzyklotronresonanzheizung (ECRH) ein – dabei werden Mikrowellen eingestrahlt, die gezielt die Elektronen im Plasma aufheizen. Zum anderen erhöhten sie den Anfangsdruck des Brenngases Deuterium.
Diese Kombination führte zu einer kühleren Randzone des Plasmas an den Reaktorwänden. Das ist entscheidend: Bei niedrigeren Temperaturen werden weniger Atome aus dem Wandmaterial – hier Wolfram – herausgeschlagen. Diese Verunreinigungen würden sonst ins Plasma gelangen und es durch Abstrahlung von Energie abkühlen. Durch die Optimierung der Plasma-Wand-Wechselwirkung von Beginn an wurden Verunreinigungen und Energieverluste reduziert. Mit saubererem Plasma blieb die Entladung stabil, obwohl die Dichte das 1,3- bis 1,65-fache der Greenwald-Grenze erreichte.
Theorie französischer Physiker erstmals bestätigt
Die Experimente bestätigen nach Angaben der Autoren eine 2022 von Physikern um Dominique Escande vom französischen Forschungszentrum CNRS und der Universität Aix-Marseille aufgestellte Theorie zur „Plasma-Wand-Selbstorganisation“ (PWSO). Diese unterscheidet zwei Betriebsbereiche: Im klassischen „Dichtegrenz-Regime“ ist die Plasmatemperatur an den Reaktorwänden relativ hoch, was zu stärkerem Abtrag von Wandmaterial führt – hier gilt die bekannte Greenwald-Grenze. Im sogenannten „dichtefreien Regime“ hingegen ist die Wandtemperatur so niedrig, dass kaum Material abgetragen wird und das Plasma sauber bleibt. Der Begriff „dichtefrei“ bedeutet dabei nicht, dass das Plasma keine Dichte hat, sondern dass keine praktische Dichtegrenze mehr existiert – die theoretische Obergrenze verschiebt sich zu extrem hohen Werten.
Entscheidend für den Zugang zum dichtefreien Regime ist laut der Theorie die Verwendung von Hochtemperatur-Metallen wie Wolfram als Wandmaterial: Das Schwermetall gibt bei niedrigen Temperaturen kaum Partikel an das Plasma ab, anders als etwa Kohlenstoff. Die EAST-Experimente haben dieses Konzept nach Darstellung der Forscher nun erstmals experimentell bestätigt.
Der EAST-Reaktor hatte bereits im Januar 2025 einen Rekord aufgestellt: Damals gelang es, ein Plasma mit über 100 Millionen Grad Celsius knapp 18 Minuten lang stabil zu halten. Die jetzt veröffentlichten Ergebnisse zur Dichtegrenze stammen aus einer anderen Versuchsreihe und adressieren einen anderen Aspekt der Fusionsforschung: Während der Januar-Rekord die Einschlusszeit maximierte, ging es nun darum, die höchstmögliche Dichte zu erreichen – zwei Parameter, die sich bislang gegenseitig einschränkten.
Bedeutung für künftige Reaktoren
Die Ergebnisse könnten einen Weg zeigen, die Leistung von Fusionsreaktoren zu steigern. Das Verfahren ließe sich prinzipiell auch auf andere Anlagen übertragen – einschließlich des internationalen Forschungsreaktors ITER, der derzeit in Südfrankreich gebaut wird und an dem auch China beteiligt ist. In Deutschland betreibt das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik zwei wichtige Versuchsanlagen: den Tokamak ASDEX Upgrade in Garching und den Stellarator Wendelstein 7-X in Greifswald.
Als nächsten Schritt wollen die chinesischen Forscher das Verfahren im sogenannten H-Mode testen – einem besonders effizienten Betriebsmodus, bei dem das Plasma von einer Randbarriere eingeschlossen wird und weniger Energie verliert. „Wir planen, die neue Methode bald während des Hocheinschluss-Betriebs am EAST anzuwenden, um das dichtefreie Regime unter Hochleistungs-Plasmabedingungen zu erreichen“, sagte Associate Prof. Yan. Gelänge das, wäre es ein weiterer Schritt auf dem langen Weg zur kommerziellen Kernfusion.
(vza)
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#TGIQF: Das waren die Themen 2025 bei heise online
Frohes neues Jahr! Naa, zelebrieren Sie den letzten Urlaubstag, bevor es wieder losgeht, oder sitzen Sie recht einsam im Büro, da der Brückentag im Kalender nicht entdeckt wurde? Egal wie – zwei Gewissheiten bleiben: Das Wochenende naht und das Jahr 2025 wurde erfolgreich überstanden.
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Nicht nur politisch ging es turbulent und manchmal anstrengend zu, auch der heise online-Newsticker brachte die eine oder andere bemerkenswerte Schlagzeile hervor, die für Staunen sorgte.

„Thank God It’s Quiz Friday!“ Jeden Freitag gibts ein neues Quiz aus den Themenbereichen IT, Technik, Entertainment oder Nerd-Wissen:
Das Jahr brachte beispielsweise ganz irdische Gammablitze hervor, Milliarden Whatsapp-Kontakte wurden abgeschnappt und die Patientenakte lief weniger gut, als erhofft, sodass sogar Ärzte davon abrieten. Auch zeigt nun der KI-Hype erste Konsequenzen: Zwar ist es möglich, dass wegen KI gefeuerte Mitarbeiter, bald wieder zurückkehren können, dafür wird aufgrund des enormen Bedarfs an Speichermodulen das Angebot für Privatanwender knapp: Stellvertretend für die Speicherkrise wurde die etablierte SSD- und DRAM-Marke Crucial eingestellt, um mehr Kapazitäten für den lohnenderen KI-Markt frei zubekommen. Der Endkunde zahlt die Zeche für solche Verknappungen mit drastisch gestiegenen Preisen.
Doch was steckt hinter dem kryptischen Begriff “K2-18 b“, der im April die Schlagzeilen beherrschte? Das wollen wir von Ihnen in unserem Quiz zum heise-Newsticker-Jahr 2025 wissen.
Die heiseshow befindet sich in dieser Woche noch im Feiertagsurlaub. Ab dem 8. Januar sind Anna Bicker, Dr. Volker Zota und Malte Kirchner wie immer für Sie da, natürlich auch mit drei fiesen vorab gestellten Fragen zu unserem nächsten Quiz.
Sie können in Ruhe in 12 Fragen maximal 120 Punkten erreichen. Die Punktzahl kann gern im Forum mit anderen Mitspielern verglichen werden. Halten Sie sich dabei aber bitte mit Spoilern zurück, um anderen Teilnehmern nicht die Freude am Quiz zu verhageln. Lob und Kritik ist wie immer gern genommen.
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(mawi)
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OLED mit echtem RGB: LG und Samsung machen Monitore Windows-freundlicher
Die beiden wichtigsten Zulieferer von OLED-Panels für PC-Monitore verbessern in einem großen Schritt ihre Technik. Samsung Display und LG Display ordnen die Subpixel bei ihrer nächsten OLED-Generation klassisch in vertikalen roten, grünen und blauen Streifen (RGB) an. Von allen großen Monitorherstellern dürften 2026 damit neue Modelle erscheinen, etwa von Asus, Gigabyte und MSI.
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RGB-Streifen haben sich bei PC-Monitoren als optimal erwiesen. Insbesondere Windows-Betriebssysteme kommen damit am besten klar: Das sogenannte Cleartype-Subpixel-Rendering von Microsoft kennt ausschließlich RGB. Es hübscht Text auf, indem es jeden Subpixel einzeln ansteuert und damit etwa Bögen abrundet.

Vergleich verschiedener Subpixel-Layouts: links LGs bisherige Bauweise mit eingefügtem weißem Subpixel, in der Mitte Samsungs bisherige Anordnung und rechts LGs neue Variange. Samsungs neue sieht ähnlich aus, nur mit flacheren grünen und blauen Streifen.
(Bild: LG)
Rolle vorwärts bei Samsung
Der Technikschritt ist vor allem bei Samsungs Quantum Dot Organic Light Emitting Diodes (QD-OLED) weitreichend. Bisher hat der Hersteller die Subpixel im Dreieck angeordnet, was zu Farbsäumen an allen kontraststarken Kanten führte. Insbesondere Text wirkte aufgrund von violett-roten Farbsäumen ausgefranst.
Bei der dreieckigen Anordnung überlagern sich die drei Farben nur in der Mitte und erzeugen dort ein Weiß. Oben bleibt immer ein grüner Rand, links ein roter, rechts ein blauer. Bei dünnen horizontalen Streifen bleiben dagegen nur links und rechts dünne Farbstreifen übrig. Bei modernen Panels sind sie allerdings so dünn, dass sie kaum bis gar nicht wahrnehmbar sind.
Samsung nennt seine neue Anordnung „V-Stripe“. Das V bezieht sich auf die Größe der Subpixel, wobei das Zeichen > besser zur Veranschaulichung ist: Der rote Streifen links ist am höchsten, der grüne in der Mitte etwas kleiner und der blaue rechts am kleinsten.
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Der Hersteller gleicht damit die unterschiedliche Leuchtkraft der drei Farben aus: Die zugrundeliegende organische Schicht leuchtet selbst blau, weshalb hier keine Umwandlung notwendig ist, die Helligkeit kostet. Die roten und grünen Farben entstehen dagegen mithilfe von Quantenpunkten.

Samsungs erstes V-Stripe-Panel ist für ultrabreite Monitore.
(Bild: Samsung Display)
Knalligere Farben bei LG
LG setzt bereits auf vertikale Subpixelstreifen, fügt bisher jedoch ein rein weißes Subpixel ein, um die Helligkeit zu erhöhen (RGWB). Daher stammt auch der Name WOLED. Auf der Schattenseite schafft WOLED bisher nicht so satte Farben wie QD-OLED. Gelbe Flächen erzeugen zudem schmale vertikale Farbsäume. Die neue Generation dürfte beide Nachteile ausbessern.
Um den Helligkeitsverlust ohne das weiße Subpixel auszugleichen, vergrößert LG laut Ankündigung die Licht emittierende Pixelfläche. Die schwarzen Ränder um die Pixel herum sollten also künftig kleiner sein.
Erste Monitore auf der CES
LG legt als Erstes ein 27 Zoll großes Panel mit 4K-Auflösung (3840 x 2160 Pixel, Ultra HD) und 240 Hertz auf. Der Hersteller will aber auch neue Marktsegmente erschließen. LG könnte etwa Samsungs Vormacht bei Smartphone-Displays angreifen.
Samsungs erstes V-Stripe-Panel kommt mit einer Diagonale von 34 Zoll im 21:9-Seitenverhältnis und 360 Hertz. Die Auflösung ist unbekannt; denkbar wären 3440 x 1440 Pixel.
Samsung liefert das Panel laut eigener Aussage seit Dezember 2025 unter anderem an Asus, MSI und Gigabyte aus. Auf der Elektronikmesse CES nächste Woche dürften daher schon Monitore zu sehen sein. Spätestens ab Sommer sollten sie verfügbar sein.
(mma)
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Astronomie: Erstmals präzise Masse eines einsamen Exoplaneten ermittelt
Einer internationalen Forschungsgruppe ist es erstmals gelungen, präzise die Masse sowie Entfernung eines einsamen Exoplaneten zu ermitteln und damit auch zum ersten Mal einwandfrei zu belegen, dass es sich bei dem Himmelskörper nicht um einen Stern handelt. Das hat die Universität Peking jetzt bekannt gemacht, wo Forschungsleiter Dong Subo arbeitet. Möglich war das dank eines Mikrolinsenereignisses, das von Observatorien auf der Erdoberfläche und von Weltraumteleskopen beobachtet wurde. Laut den dabei gesammelten Daten kommt der etwa 9800 Lichtjahre entfernte Himmelskörper ungefähr auf die Masse des Saturn. Die Forschungsgruppe geht davon aus, dass er in einem Sternsystem entstanden ist und später aus diesem herausgeschleudert wurde.
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Ideale Umstände für Vermessung
Als Mikrolinseneffekt wird in der Astronomie ein Spezialfall von sogenannten Gravitationslinsen bezeichnet, bei denen ein massereiches Objekt im Vordergrund Lichtstrahlen dahinter liegender Objekte so stark biegt, dass sie davor mehrfach zu sehen sind. Mikrolinsen erzeugen dabei aber – anders als große Gravitationslinsen – keine voneinander trennbaren Bilder. Lediglich eine Aufhellung des dahinter liegenden Objekts ist auszumachen. Trotzdem verrät diese Aufhellung Details zum Objekt im Vordergrund, vor allem, wenn diese Mikrolinsen von unterschiedlichen Standorten aus beobachtet werden. Über die sogenannte Parallaxmessung können dann die grundlegenden Werte zur Masse und Entfernung dieses Vordergrundobjekts ermittelt werden.
Einsame Exoplaneten werden seit Anfang des Jahrtausends gefunden, noch ist aber viel über sie unbekannt. Im Fall des jetzt vermessenen Himmelskörpers gehen die Forscher und Forscherinnen davon aus, dass das Objekt in einer protoplanetaren Scheibe entstanden ist und nicht allein im interstellaren Raum. Dynamische Prozesse müssten es dann aus seiner „Geburtsstätte“ herausgeschleudert haben, woraufhin es jetzt einsam durch die Milchstraße treibt. Der Himmelskörper komme auf genau 0,219 Jupitermassen. Das Team sieht die gleichzeitige Beobachtung solcher Mikrolinsenereignisse auch für die Analyse anderer einsamer Planeten als erfolgversprechend. Die Entdeckung stellt es in einem Forschungsartikel im Wissenschaftsmagazin Science vor.
(mho)
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