Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sudoku für das Kernmodell - Wissenschaftler entschlüsseln Zerfallsschema von Zinn-100 bei GSI

21.06.2012
Wie entstehen schwere Elemente im Universum? Für die Beantwortung dieser Frage ist eine genaue Vorstellung vom Aufbau der Atomkerne unverzichtbar.
Ein internationales Team von Wissenschaftlern hat nun mit einem Experiment an der GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH in Darmstadt das Zerfallsschema des seltenen instabilen Zinn-Isotops Zinn-100 entschlüsselt. Die im renommierten Fachmagazin Nature veröffentlichten Ergebnisse helfen, das Kernstruktur-Modell zu verbessern und zu erweitern.

Mit Modellen können Wissenschaftler Vorgänge im Universum erklären und vorhersagen, die sich nicht direkt messen oder beobachten lassen. Je genauer dabei das Modell ist, umso verlässlicher die Erklärungen. Die Einblicke, die das Zerfallsschema von Zinn-100 in die Struktur von Atomkernen gibt, machen bessere Modellvorhersagen für instabile Isotope möglich.

Die Wissenschaftler haben beim Zerfall des Zinn-100-Kerns die frei werdende Energie gemessen, die stufenweise über Kaskaden abgegeben wird. Herauszufinden wie diese Kaskaden verlaufen, ist wie eine Knobelaufgabe. „Bei einem Zerfallsschema gibt es genauso viele Möglichkeiten wie bei einem schwierigen Sudoku-Rätsel“, sagt Jürgen Gerl, Leiter der Forschungsabteilung für Gamma-Spektroskopie bei GSI. „Wir haben einige Kästchen vorgegeben, aber den Rest müssen wir richtig kombinieren. Und ist eine Zahl falsch, stimmt das gesamte Ergebnis nicht.“

Nach intensiver Datenauswertung blieb nur eine Möglichkeit übrig: Anstatt wie ursprünglich vermutet in einer Zerfallskaskade, zerfällt Zinn-100 in zwei parallelen Kaskaden. Dabei findet ein sogenannter „superallowed Gamow-Teller-Übergang“ statt, ein energetisch besonders günstiger Übergang. „Gamow-Teller-Übergänge spielen eine wesentliche Rolle in Kernreaktionen, die in Sternexplosionen, so genannten Supernovae, ablaufen. In Supernovae entstehen die schweren Elemente jenseits des Eisens“, sagt Magdalena Górska, Wissenschaftlerin bei GSI und stellvertretende Sprecherin des Experiments.

Der Zinn-100-Kern ist bei Physikern für die Erforschung der Kernstruktur besonders begehrt. Er besteht aus 50 Protonen und 50 Neutronen, die jeweils abgeschlossene Schalen bilden und somit für eine besondere Stabilität sorgen. Ähnlich wie Elektronen in der Atomhülle von Edelgasen. Zinn-100 ist der schwerste Atomkern mit zwei abgeschlossenen Schalen, der dabei ebenso viele Protonen wie Neutronen besitzt. Seine innere Struktur ist im Vergleich zu anderen Atomkernen relativ einfach. Deshalb ist er besonders geeignet, um bestehende Modelle zu überprüfen und zu verbessern.

Die Herstellung des für die Wissenschaftler so begehrten Forschungsobjekts ist nur mit großem technischem Aufwand möglich. In der mehreren hundert Meter langen Beschleunigeranlage bei GSI werden Ionen fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und auf Materie geschossen. Dabei entsteht in sehr seltenen Fällen ein Zinn-100 Kern. Der erste Zinn-100-Kern überhaupt wurde an der GSI-Beschleunigeranlage im Jahr 1994 hergestellt und nachgewiesen. Da der Teilchenbeschleuniger bei GSI mittlerweile jedoch höhere Intensitäten hat, können mehr Zinn-100-Kerne hergestellt werden. Für das Experiment standen somit mehr als 200 Zinn-100-Kerne zur Verfügung – genug, um verlässliche Ergebnisse zu bekommen.

Mit der Beschleunigeranlage FAIR, die gerade bei GSI gebaut wird, soll bis 2018 die Produktionsrate für Zinn-100 und viele andere seltene Isotope um bis zu 10.000fach erhöht werden. Damit erhoffen sich die Wissenschaftler eine so große Präzision der Messergebnisse, dass die Modelle zur Beschreibung der Struktur der Atomkerne wesentlich verbessert werden und damit das Verständnis über die Entstehung der Elemente im Universum.

Autoren des Artikels sind 62 Wissenschaftler aus 14 Ländern von 21 Instituten. Die Leitung lag bei der TU München.

Kontakt für Presseanfragen:
Dr. Ingo Peter
Tel: +49-6159-71-1397
E-Mail: i.peter(at)gsi.de

Originalveröffentlichung: „Superallowed Gamow-Teller Decay of the Doubly Magic Nucleus Sn-100“, Christoph B. Hinke et al., Nature, 20. Juni 2012 – DOI: 10.1038/nature11116

http://www.nature.com/nature/journal/v486/n7403/full/nature11116.html

Dr. Ingo Peter | idw
Weitere Informationen:
http://www.gsi.de
http://www.gsi.de/start/aktuelles/detailseite/datum/2012/06/21/sudoku-fuer-das-kernmodell.htm
http://www.nature.com/nature/journal/v486/n7403/full/nature11116.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Heiß & kalt – Gegensätze ziehen sich an
25.04.2017 | Universität Wien

nachricht Astronomen-Team findet Himmelskörper mit „Schmauchspuren“
25.04.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

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: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie