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Google-KI hat jahrzehntealtes Rätsel zu Fusionsenergie gelöst
Für künftige Fusionskraftwerke müssen Forscher berechnen, ob Magnetfelder heißes Plasma zuverlässig einschließen können. Jetzt hat ein Team mithilfe der KI Gemini 4 Argon zwei bekannte Familien exakter Gleichgewichtslösungen auf zusätzliche asymmetrische Fälle ausgeweitet. Die neuen Formeln könnten als Prüfmaßstab für Simulationsprogramme dienen. Eine bessere Leistung realer Fusionsreaktoren ist damit noch nicht nachgewiesen.
London (England). Der Brennstoff für die Kernfusion ist ein extrem heißes, elektrisch geladenes Gas, das sogenannte Plasma. In Stellaratoren hält ein räumlich verdrilltes Magnetfeld dieses Plasma von den Reaktorwänden fern. Ob sich dabei Magnetkräfte und Plasmadruck ausgleichen, beschreiben die Gleichungen der Magnetohydrodynamik. Für komplizierte dreidimensionale Magnetfelder sind exakte Lösungen dieser Gleichungen jedoch selten.
Deshalb nutzen die Forscher Computerprogramme, die mögliche Gleichgewichtszustände näherungsweise berechnen. Um solche Programme zu überprüfen, benötigen sie Testfälle, bei denen das korrekte mathematische Ergebnis bereits bekannt ist. Besonders schwierig sind Fälle ohne die sogenannte Stellarator-Symmetrie, eine spezielle räumliche Symmetrie der Felder. Gerade solche asymmetrischen Konfigurationen sind für die Entwicklung von Stellaratoren relevant.
Im Jahr 1967 vermutete der Physiker Harold Grad, dass glatte torusförmige Gleichgewichte mit veränderlichem Plasmadruck ohne bestimmte Symmetrien nicht möglich seien. Erst im September 2026 fanden Mathematiker und Plasmaphysiker Gegenbeispiele zu dieser Vermutung. Zwei von Matt Landreman hergeleitete Lösungsfamilien ließen sich sogar durch exakte Formeln beschreiben. Allerdings besaßen beide noch die Stellarator-Symmetrie.
Diese verbliebene Einschränkung hat eine Forschergruppe mit Beteiligung von Google DeepMind nun aufgehoben. Ihre am 5. Oktober 2026 als noch nicht fachbegutachteter Forschungs-Preprint veröffentlichte Arbeit beschreibt zwei erweiterte Familien mathematischer Gleichgewichtslösungen. Sie betreffen Magnetfelder, die weder rotationssymmetrisch sind noch die bisher vorausgesetzte Stellarator-Symmetrie aufweisen.
Dazu übergaben die Wissenschaftler mehreren KI-Agenten die früheren Lösungsfamilien und eine Liste noch offener Fragen. Laut der Studie schlugen die mit Gemini 4 Argon betriebenen Agenten innerhalb weniger Stunden vielversprechende Erweiterungen vor. Die Autoren haben anschließend sämtliche Herleitungen unabhängig nachvollzogen und symbolisch überprüft. Die KI schrieb außerdem Teile des Manuskripts und half beim Erstellen von Prüfprogrammen.
Der entscheidende mathematische Schritt besteht darin, jede der beiden bisherigen Lösungsfamilien um einen veränderbaren Parameter zu ergänzen. Sobald dieser Parameter von null abweicht, verschwindet die zuvor vorhandene Stellarator-Symmetrie. Wird er wieder auf null gesetzt, ergeben sich die ursprünglichen Lösungen. Die Formeln beschreiben weiterhin geschachtelte torusförmige Magnetflächen und einen nicht überall gleichen Plasmadruck.
Bei der ersten Lösungsfamilie verändert die zusätzliche Asymmetrie sowohl die Lage der magnetischen Achse als auch die umgebenden Magnetflächen. In der zweiten bleibt die Achse dagegen unverändert, während sich die Magnetflächen neigen und zusammendrücken. Die Forscher haben auch beschrieben, wie dadurch unter anderem das eingeschlossene Volumen und die Verdrehung der Magnetfeldlinien variieren.
Solche exakt berechenbaren Fälle sind wichtig, weil sie Simulationsprogramme auch außerhalb der bisher abgedeckten Symmetrien auf Fehler prüfen lassen. Bisherige Referenzlösungen konnten nicht sämtliche unabhängig veränderbaren Anteile eines asymmetrischen Magnetfelds testen. Die neuen Formeln erweitern deshalb die verfügbaren mathematischen Vergleichsmaßstäbe für die Entwicklung und Kontrolle dreidimensionaler Rechenmodelle.
Die Studie beschreibt allerdings mathematische Gleichgewichte und keine Messungen an einem realen Fusionsreaktor. Sie