HEDI – Institut für Hochenergiedichtephysik

Die Fusionsforschung gilt weltweit als eine der vielversprechendsten Perspektiven für eine sichere, klimaneutrale und langfristig verfügbare Energieversorgung. Auch die Bundesregierung misst ihr in der Hightech-Agenda Deutschland eine zentrale strategische Bedeutung bei. Um die Grundlagen dieser Zukunftstechnologie entscheidend voranzubringen, hat das HZDR im Juni 2026 ein neues Institut gegründet: das HEDI – Institut für Hochenergiedichtephysik wird am Standort Rostock aufgebaut. Es wird zu 90 Prozent von Bund und zu 10 Prozent vom Freistaat Sachsen finanziert. Mit einer Investition von 20 Millionen Euro unterstützt das Land Mecklenburg-Vorpommern einen Forschungsneubau, dessen Fertigstellung bis 2030 vorgesehen ist.

Mit seinem HEDI – Institut für Hochenergiedichtephysik wird das HZDR an den Fusionshubs, speziell am Laserfusionshub VEGA, beteiligt sein, die das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) Ende Juli 2026 eingerichtet hat. Diese sollen die Kompetenzen aus Wissenschaft und Industrie bündeln, um Technologien für künftige Fusionskraftwerke voranzubringen.

Forschung

Forschung unter Bedingungen wie im Inneren von Sternen

Im Mittelpunkt der Forschung stehen extreme Materiezustände, wie sie sonst nur im Inneren von Planeten und Sternen vorkommen. Die Wissenschaftler*innen untersuchen, wie sich Materie bei hohen Drücken vom Megabar- bis in den Gigabar-Bereich und Temperaturen von vielen Tausend bis Millionen Kelvin verhält und welche physikalischen Prozesse dabei ablaufen.

Neben einer besseren Einsicht in die Prozesse im Inneren von Sternen und Planeten sind diese Erkenntnisse entscheidend für die Weiterentwicklung der sogenannten Trägheitsfusion, bei der Kernfusion durch hochintensive Laserpulse ausgelöst wird. Für die spätere technische Nutzung der Fusionsenergie ist ein tiefes Verständnis der sehr komplexen Vorgänge während der Kompression und Zündung des Fusionsbrennstoffs unerlässlich.

Gemeinsam mit internationalen Partnern wird das HEDI – Institut für Hochenergiedichtephysik insbesondere die Eigenschaften warmer dichter Materie und heißer dichter Materie erforschen. Zu den ersten wissenschaftlichen Schwerpunkten gehören die Projekte „Mischungen leichter Elemente bei Megabar-Drücken“ sowie „Dynamische Eigenschaften heißer dichter Materie bei Gigabar-Drücken“.

Abteilungen / Professuren

Abteilung Experiment

Leitung: Prof. Dr. Dominik Kraus: „Das HEDI – Institut für Hochenergiedichtephysik eröffnet uns die Möglichkeit, wissenschaftliche Fragen zu erforschen, die noch vor wenigen Jahren als kaum zugänglich galten. Durch die einzigartige Kombination aus theoretischer Expertise, modernsten Experimenten und internationalen Großforschungsanlagen können wir die Eigenschaften von Materie unter extremen Bedingungen entschlüsseln. Damit leisten wir nicht nur einen Beitrag zur Grundlagenforschung, sondern schaffen auch wichtiges Wissen für die Entwicklung zukünftiger Fusionskraftwerke.“

Team: Prof. Dominik Kraus, Dr. Michael Stevenson, Marie-Luise Herbert, Jonas Kuhlke, Björn Lindqvist

Abteilung Theorie

Leitung: Sen.-Prof. Dr. Ronald Redmer: „Die großen Herausforderungen der Fusionsforschung lassen sich nur durch ein tiefes Verständnis der Eigenschaften von Materie unter extremen Bedingungen lösen. HEDI schafft die wissenschaftlichen Voraussetzungen, um genau diese Fragen zu beantworten. Gemeinsam mit unseren nationalen und internationalen Partnern werden wir in Rostock Grundlagenforschung auf höchstem Niveau betreiben.“

Team: Sen.-Prof. Ronald Redmer, Dr. Martin Preising, Dr. Moyassar Meshhal, Dr. Argha Roy, Dr. Uwe Kleinschmidt

Abteilung Angewandte Hochenergiedichtephysik

Die Leitung dieser Abteilung soll voraussichtlich 2027 besetzt werden.

Projektmanagement HEDI: Dr. Eva-Maria Brouwer

Teamassistenz HEDI: Christina Rozmarin

Nachwuchsförderung

Mit dem HEDI – Institut für Energiedichtephysik und der High Energy Density Initiative entsteht in enger Zusammenarbeit mit der Universität Rostock ein attraktives Umfeld für die Ausbildung und Förderung hochqualifizierter Fachkräfte. Studierende profitieren künftig von einer noch stärkeren Einbindung in aktuelle Forschungsprojekte und von neuen Möglichkeiten in Lehre, Praktikum und Promotion.

Promotionsthemen

• Verhalten von komplexen Mischungen für Bedingungen im Inneren von Planeten
• Berechnung der Opazität für den Strahlungstransport in Fusionsplasmen
• Design, Durchführung und Auswertung von laserbetriebenen dynamischen Kompressionsexperimenten in den HEDI-Laboren und am European XFEL
• Design, Durchführung und Auswertung von Experimenten zur Röntgenstreuung an dichten Plasmen am European XFEL

Kooperationen

International vernetzt für die Energietechnologien von morgen

HEDI arbeitet eng mit dem European XFEL in Schenefeld sowie weiteren Partnern im In- und Ausland zusammen. Darüber beteiligt sich das HEDI – Institut für Hochenergiedichtephysik am Förderprogramm „Fusion 2040“ des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR), das die Entwicklung eines Fusionskraftwerks in Deutschland vorantreiben soll. Bereits heute besteht eine Zusammenarbeit mit dem Fusionsunternehmen Marvel Fusion, das an laserbasierter Kernfusion zur zukünftigen Energiegewinnung arbeitet.

Ausgewählte Kooperationspartner

• Universität Rostock
• European XFEL
• SLAC National Accelerator Laboratory, USA
• Lawrence Livermore National Laboratory, USA
• Marvel Fusion
• Focused Energy

Ausgewählte Publikationen

• D. Kraus et al., The structure of liquid carbon elucidated by in situ X-ray diffraction, Nature 642, 351 (2025)
• H. Rauer et al., The PLATO mission, Experimental Astronomy 59, 26 (2025)
• J. Vorberger et al., Roadmap for warm dense matter research, Plasma Phys. Control. Fusion 68 (2026) 073501
• L. Andriambariarijaona et al., Observation of a mixed close-packed structure in superionic water, Nature Communications 17, 374 (2026)
• M. Bethkenhagen et al., Ab initio description of warm dense matter applied to the physics of giant planets, Living Reviews in Computational Astrophysics 12, 4 (2026)
• D. S. Bespalov et al., Momentum-Resolved X-Ray Thomson Scattering Benchmark of Electronic-Response Models in Warm Dense Aluminium, Physical Review Letters 136, 245102 (2026)
• A. Bergermann et al., Equation of state and electronic transport properties of dense liquid hydrogen, Physics of Plasmas 33, 023901 (2026)
• D. Kraus et al., Warm dense matter studies with X-ray free-electron lasers, Nature Reviews Physics 8, 27-39 (2026)
• B. Heuser et al., Recovery of ultrasmall nanodiamonds from plastics shock-compressed to pressures around 100 GPa, Diamond and Related Materials 169, 114091 (2026)

High Energy Density Initiative

Um die Grundlagen der Fusionsforschung entscheidend voranzubringen, bündeln die Universität Rostock und das HZDR ihre Expertise auf dem Gebiet der Hochenergiedichtephysik und haben am 18. Juni 2026 In Anwesenheit der Ministerpräsidentin von Mecklenburg-Vorpommern, Manuela Schwesig, und des Sächsischen Ministerpräsidenten, Michael Kretschmer, sowie weiterer Vertreter*innen aus Politik Wissenschaft und Wirtschaft die High Energy Density Initiative (HEDI) gegründet.

Unter dem Dach dieser gemeinsamen Initiative wird das HEDI – Institut für Hochenergiedichtphysik auf- und ausgebaut, das eines der elf Institute des HZDR ist.

Ansprechpartner und Kontakt

Prof. Dominik Kraus
Tel.: +49 381 498 6930 I E-Mail: D.Kraus@hzdr.de
Albert-Einstein-Str. 25
18059 Rostock

Sen.-Prof. Dr. Ronald Redmer
Tel.: +49 381 498 6910 I E-Mail: r.redmer@hzdr.de
Albert-Einstein-Str. 25
18059 Rostock