Quanten-Nachbrenner Auspuff wird zur Laserkanone
Man stelle sich diese Szene vor: Dumpf dröhnt es aus der chromglänzenden Auspuffblende in die Nacht hinaus, die Abgase gespenstisch erleuchtet durch ein dickes Bündel Laserlicht aus den Innereien der Maschine. Für diesen Effekt würde so mancher Tuning-Fan seine Seele, im Extremfall gar sein Goldkettchen verkaufen.
Marlan Scully aber meint den "Quanten-Nachbrenner" durchaus ernst. Die noch hypothetische Konstruktion, die der US-Physiker in der aktuellen Ausgabe des Fachjournals "Physical Review Letters" vorstellt, soll die Effizienz des Ottomotors in neue Dimensionen treiben.
Ottomotor ist eine Energieschleuder
Der Hauptproblem des Verbrennungstrieblings ist sein mäßiger Wirkungsgrad: Selbst sparsame Kleinwagen-Aggregate setzen nur 20 bis 30 Prozent der Wärmeenergie des Benzins in Bewegungsenergie um. Rund 35 Prozent gehen allein in Form von Abgaswärme verloren. Diese Energiequelle will Scully anzapfen, indem er der Auspuffanlage zwei neue Teile hinzufügt: einen Laser und einen Maser. Bei Letzterem handelt es sich um eine Art von Laser, der statt sichtbaren Lichts Mikrowellen abgibt.
Das Duo soll Strahlung produzieren, sobald die Zahl der hochenergetischen Moleküle in dem heißen Abgas über das normale Maß hinaus ansteigt. Im Normalfall, so Scully in seiner Abhandlung, werden die angeregten Moleküle im Gas immer seltener, je energiereicher sie sind. In Lasern aber verhält es sich genau umgekehrt: Das Gas wird zu einem Übermaß an hochenergetischen Molekülen angeregt. Sie werden ihre Energie in Form von Licht los, und heraus kommt ein Laserstrahl.
Wärme wird zu Laserstrahlung
Der Quanten-Nachbrenner würde sich die Tatsache zu Nutze machen, dass die Moleküle in den Motor-Abgasen drei verschiedene Energiezustände aufweisen - wie drei Stufen auf einer Leiter. Der Maser soll die Moleküle auf der zweiten Stufe "auswringen" und sie auf die erste Stufe schubsen. Dadurch, so Scullys Theorie, bekämen die hochenergetischen Moleküle auf der dritten Stufe gegenüber den weniger kraftvollen ein derart großes Übergewicht, dass es zu einer Laser-Emission komme.
Im Endeffekt, so der Forscher, wandelt der Maser die Wärme der Abgase in Laserstrahlung um. Die zaubert zwar keine zusätzlichen Pferdestärken unter die Motorhaube, kann nach Scullys Vorstellungen aber anderweitig genutzt werden. "Man könnte den Laserstrahl mit Hilfe einer Fotozelle in elektrische Energie umwandeln", meint der Physiker. "Damit ließen sich kleine Motoren oder Bordcomputer betreiben." Bedarf für zusätzliche Energie wäre durchaus vorhanden in Zeiten, in denen manche Autos Zusatz-Batterien spazieren fahren, um ihre geballte Computerpower mit Strom zu versorgen.
Scully will jetzt so schnell wie möglich den Quanten-Nachbrenner vom Reißbrett in die Realität befördern. "Wir werden demnächst Experimente durchführen", kündigte der Forscher gegenüber SPIEGEL ONLINE an. Es sei von Anfang an nicht sein Ziel gewesen, nur abstrakte thermodynamische Berechnungen anzustellen. Stattdessen habe er seine Idee bewusst auf eine Allerweltsmaschine wie den Ottomotor angewandt, die zufällig in erster Linie Autos antreibt. "Das ist es doch", sagt Scully, "was an der Forschung Spaß macht, oder?"
