Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Das Rätsel um die Herkunft der Elemente im Universum

16.12.2015

Ein internationales Wissenschaftlerteam konnte im Gran-Sasso-Labor des Italienischen Nationalen Instituts für Kernphysik (INFN) erstmals eine seltene Kernreaktion nachweisen, die sonst nur in den sogenannten Roten Riesen vorkommt. Zu solch einem Stern wird sich beispielsweise auch unsere Sonne entwickeln. Die beobachtete Produktion von Natrium ist ein Baustein für das Verständnis, wie die Elemente entstanden sind, aus denen das Universum besteht.

An dem internationalen Experiment mit dem Namen LUNA waren Wissenschaftler aus dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) führend beteiligt. Die Ergebnisse sind jetzt in der Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ erschienen.


Eingang zum Gran-Sasso-Labor des Italienischen Nationalen Instituts für Kernphysik (INFN)

INFN

Das LUNA-Experiment (Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics) basiert auf einem kompakten Beschleuniger – dem weltweit einzigen, der untertage in einem Felslabor installiert ist. Eineinhalb Kilometer Gestein des Gran-Sasso-Massivs schützen die Experimente vor störenden Einflüssen durch die kosmische Strahlung.

„Am LUNA-Beschleuniger wollen wir zusammen mit unseren internationalen Kollegen Ereignisse untersuchen, die im Inneren von Sternen stattfinden“, so Dr. Daniel Bemmerer vom HZDR, der die Arbeitsgruppe für das aktuelle Experiment leitete. „Wie in einer kosmischen Küche entstehen dort all die Elemente, aus denen die uns umgebende Materie gebildet wird und die durch gigantische Explosionen in den Kosmos hinausgeschleudert werden.“

Rote Riesen sind große Sterne, deren rotes Leuchten oft mit bloßem Auge am Sternenhimmel zu sehen ist. Aldebaran im Sternbild des Stiers etwa gehört zu dieser Klasse. Erstmalig konnte nun ein Wissenschaftlerteam bei Experimenten am LUNA-Beschleuniger drei „Resonanzen“ im Neon-Natrium-Zyklus, der für die Natrium-Produktion und somit zur Energieerzeugung wichtig ist, beobachten (22Ne(p,gamma)23Na).

Resonanzen sind zumeist aus der Akustik bekannt. Wie dort auch, geht es in der Teilchenphysik um Schwingungen, die bei besonderen Frequenzen hervorgerufen werden. Wenn also Atomkerne aufeinander stoßen, so kann sich unter gewissen Bedingungen ein neuer Zustand – eine Resonanz – bilden. Im LUNA-Beschleuniger werden Wasserstoff- und Heliumkerne beschleunigt und mit einem sogenannten Target zur Kollision gebracht.

„Unser Target bestand aus dem Edelgas-Isotop Neon-22. Mit speziellen Detektoren haben wir die extrem seltenen Prozesse in kosmischer Stille aufgezeichnet“, so der HZDR-Physiker Dr. Bemmerer.

„Dieses Ergebnis ist ein bedeutendes Puzzleteil, das uns hilft, die Frage nach der Herkunft der Elemente im Universum weiter aufzuklären“, betont Prof. Paolo Prati, Sprecher des LUNA-Experiments am INFN. „Sterne erzeugen Energie und schaffen neue Atome durch ein sehr komplexes System nuklearer Reaktionen. Eine sehr kleine Anzahl dieser Reaktionen konnte bisher unter Bedingungen, wie sie im Inneren von Sternen herrschen, erforscht werden. Der LUNA-Beschleuniger war daran in der Mehrzahl der Fälle beteiligt.“

LUNA deckt den Energiebereich von Kernreaktionen ab auf einer Skala von heute zurück in die Zeit bis 100 Millionen Jahre nach dem Big Bang. Damals bildeten sich die ersten Sterne, und die zugrundeliegenden nuklearen Prozesse nahmen ihren Anfang.

Die meisten dieser Prozesse sind noch nicht verstanden. An der LUNA-Kollaboration sind rund 50 internationale Wissenschaftler folgender Einrichtungen beteiligt: Italienisches Nationales Institut für Kernphysik (INFN), Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), MTA-ATOMKI in Ungarn und Universität Edinburgh in Großbritannien.

Publikation: “Three new low-energy resonances in the 22Ne(p,gamma)23Na reaction“, F. Cavanna, R. Depalo, M. Aliotta, M. Anders, D. Bemmerer**, A. Best, A. Boeltzig, C. Broggini, C.G. Bruno, A. Caciolli, P. Corvisiero, T. Davinson, A. di Leva, Z. Elekes, F. Ferraro, A. Formicola, Zs. Fülöp, G. Gervino, A. Guglielmetti, C. Gustavino, Gy. Gyürky, G. Imbriani, M. Junker, R. Menegazzo, V. Mossa, F. R. Pantaleo, P. Prati, D. A. Scott, E. Somorjai, O. Straniero, F. Strieder, T. Szücs, M. P. Takács, D. Trezzi (LUNA Collaboration), Physical Review Letters 115, 252501 (2015); DOI: 10.1103/PhysRevLett.115.252501.

**Corresponding author; der Artikel wird von „Physical Review Letters“ als “Editor’s choice” hervorgehoben.

Weitere Informationen:
PD Dr. Daniel Bemmerer
Institut für Strahlenphysik am HZDR
Tel. +49 351 260-3581 | E-Mail: d.bemmerer@hzdr.de

Medienkontakt:
Christine Bohnet | Pressesprecherin & Leitung HZDR-Kommunikation
Tel. +49 351 260-2450 | E-Mail: c.bohnet@hzdr.de
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
Bautzner Landstr. 400, 01328 Dresden

Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) forscht auf den Gebieten Energie, Gesundheit und Materie. Folgende Fragestellungen stehen hierbei im Fokus:
• Wie nutzt man Energie und Ressourcen effizient, sicher und nachhaltig?
• Wie können Krebserkrankungen besser visualisiert, charakterisiert und wirksam behandelt werden?
• Wie verhalten sich Materie und Materialien unter dem Einfluss hoher Felder und in kleinsten Dimensionen?
Zur Beantwortung dieser wissenschaftlichen Fragen werden Großgeräte mit teils einmaligen Experimentiermöglichkeiten eingesetzt, die auch externen Nutzern zur Verfügung stehen.
Das HZDR ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands. Es hat vier Standorte (Dresden, Leipzig, Freiberg, Grenoble) und beschäftigt rund 1.100 Mitarbeiter – davon etwa 500 Wissenschaftler inklusive 150 Doktoranden.

Weitere Informationen:

http://www.hzdr.de/presse/luna
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.115.252501

Dr. Christine Bohnet | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Berner Mars-Kamera liefert erste farbige Bilder vom Mars
26.04.2018 | Universität Bern

nachricht Belle II misst die ersten Teilchenkollisionen
26.04.2018 | Max-Planck-Institut für Physik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Why we need erasable MRI scans

New technology could allow an MRI contrast agent to 'blink off,' helping doctors diagnose disease

Magnetic resonance imaging, or MRI, is a widely used medical tool for taking pictures of the insides of our body. One way to make MRI scans easier to read is...

Im Focus: Fraunhofer ISE und teamtechnik bringen leitfähiges Kleben für Siliciumsolarzellen zu Industriereife

Das Kleben der Zellverbinder von Hocheffizienz-Solarzellen im industriellen Maßstab ist laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und dem Anlagenhersteller teamtechnik marktreif. Als Ergebnis des gemeinsamen Forschungsprojekts »KleVer« ist die Klebetechnologie inzwischen so weit ausgereift, dass sie als alternative Verschaltungstechnologie zum weit verbreiteten Weichlöten angewendet werden kann. Durch die im Vergleich zum Löten wesentlich niedrigeren Prozesstemperaturen können vor allem temperatursensitive Hocheffizienzzellen schonend und materialsparend verschaltet werden.

Dabei ist der Durchsatz in der industriellen Produktion nur geringfügig niedriger als beim Verlöten der Zellen. Die Zuverlässigkeit der Klebeverbindung wurde...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Konferenz »Encoding Cultures. Leben mit intelligenten Maschinen« | 27. & 28.04.2018 ZKM | Karlsruhe

26.04.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zur Marktentwicklung von Gigabitnetzen in Deutschland

26.04.2018 | Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Nano-Drähte auf Stents sollen Kindern mit Herzfehler unnötige Eingriffe ersparen

27.04.2018 | Medizintechnik

Herz-Medikament kurbelt Reparatur von Neuronen an

27.04.2018 | Medizin Gesundheit

Warum Getreide besser ist

27.04.2018 | Agrar- Forstwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics