Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zeit im Universum messen

06.02.2015

Bedeutende astrophysikalische Ereignisse in unserer Milchstraße können mithilfe radioaktiver Isotope zeitlich zugeordnet werden. ForscherInnen der Universität Wien, der Technischen Universität Wien, der Australian National University (ANU) und des Paul-Scherrer-Instituts in der Schweiz ist es gelungen, die Halbwertszeit des radioaktiven Eisen-60-Isotops genau zu bestimmen. Damit legen sie den Grundstein für eine präzise astronomische Uhr zur Erfassung von Zeitabläufen im Universum. Die Arbeit war Teil eines experimentellen Astrophysikprogramms an der Beschleunigeranlage VERA der Universität Wien und wurde zu einem Highlight des renommierten Fachjournals "Physical Review Letters" gewählt.

Das radioaktive Isotop Eisen-60 ist ideal dafür geeignet, als astrophysikalische Uhr Informationen über Supernovae, Elementbildung in Sternen und auch über das frühe Sonnensystem zu liefern. "Eisen-60 erlaubt es uns, die Bildung von chemischen Elementen in massiven Sternen sozusagen 'live' zu verfolgen.


Eine künstlerische Darstellung der Umgebung um eine Supernova-Explosion, in der auch frisch produziertes Eisen-60 ins interstellare Medium abgegeben wird.

Copyright: ESA/M. Kornmesser


Direktes Atome-Zählen von Eisen-60 mittels Beschleunigermassenspektrometrie (Australian National University). Jeder einzelne Punkt repräsentiert ein mit einem Teilchendetektor registriertes Atom.

Copyright: ANU/A. Wallner

Dafür benötigen wir jedoch eine genaue Kenntnis der Halbwertszeit – also der Lebensdauer dieses Isotops", erklärt Anton Wallner, der die aktuelle Studie an der Fakultät für Physik der Universität Wien und später als Gruppenleiter an der australischen Nationaluniversität (ANU) in Canberra geleitet hat.

Rätsel um langjährige Unstimmigkeit gelöst

Bisher gab es zwei stark voneinander abweichende Werte: Eine Messung aus dem Jahr 1984 besagt, dass die Halbwertszeit des Eisen-60-Isotops 1,5 Millionen Jahre beträgt, während eine Messung aus dem Jahr 2009 eine beinahe doppelt so lange Halbwertszeit ergab. Mit ihren jüngsten Experimenten bestätigen die ForscherInnen nun die Messungen aus dem Jahr 2009 und lösen somit das Rätsel um eine langjährige Unstimmigkeit auf diesem Gebiet.

Die genaue Halbwertszeit des radioaktiven Eisens-60 wurde nun auf 2,6 Millionen Jahre festgesetzt. Anton Wallner führt weiter aus: "Durch diese Erkenntnis lässt sich das Isotop nun als präzise kosmische Uhr, also als natürliches Archiv zur Erfassung von Zeitabläufen im Universum, verwenden".

Fingerzeig kosmischer Großereignisse

Das Eisen-60-Isotop kommt nicht natürlich auf unserer Erde vor. Es wird hauptsächlich in massereichen Sternen gebildet, die am Ende ihres Lebens als Supernovae explodieren und so radioaktive Elemente im Weltraum verteilen. Aufgrund der charakteristischen Strahlung, die die Isotope während ihres radioaktiven Zerfalls aussenden, kann es seit kurzem mit Satelliten direkt in unserer Milchstraße beobachtet werden. Diese Strahlung liefert Hinweise darauf, wie durch jüngste Supernovae neue Elemente entstanden sind.

"Findet man natürliche Eisen-60-Atome auf der Erde, so müssen diese aus erdnahen kosmischen Explosionen der letzten paar Millionen Jahre stammen. Derartige Ereignisse könnten Änderungen des Klimas auf der Erde bewirkt haben, erklärt Walter Kutschera vom VERA-Labor der Universität Wien. "Sogar die Geburt des Sonnensystems vor viereinhalb Milliarden Jahren könnte so ausgelöst worden sein, da man die Zerfallsprodukte von Eisen-60 in Meteoriten nachgewiesen hat.“

Präzise Messung an weltweit einzigartigen Beschleunigeranlagen

Da Eisen-60-Isotope langsam zerfallen, ist es eine Herausforderung ihre Halbwertszeit genau zu messen. Die WissenschafterInnen aus Österreich, Australien und der Schweiz verwendeten dazu "radioaktiven Abfall" aus einer Beschleunigeranlage des Paul Scherrer Instituts, in der eine ausreichende Menge an künstlich produziertem Eisen-60 enthalten war. Um die geringe Zahl an Atomen in der Probe genau zu bestimmen, nutzten sie eine besonders empfindliche Technik, mit der sich die Atome direkt zählen lassen.

Die Beschleunigeranlagen VERA (Vienna Environmental Research Accelerator) der Universität Wien und das Beschleuniger-Massenspektrometer der Australian National University zählen zu den weltweit sensitivsten Anlagen, um winzigste Spuren von seltenen Elementen nachzuweisen. "Das Besondere an unserer Arbeit ist, dass wir den Gehalt von Eisen-60 relativ zu einem weiteren radioaktiven Eisen-Isotop, nämlich Eisen-55, bestimmen konnten, welches genauer zu messen war“, so Wallner.

Die Ergebnisse der ForscherInnen wurden von den Herausgebern des renommierten Fachjournals Physical Review Letters zu einem "Highlight" gewählt und in weiteren Artikeln der American Physical Society und des IOP (Institute of Physics) vorgestellt.

Publikation in Physical Review Letters:
A. Wallner, M. Bichler, K. Buczak, R. Dressler, L.K. Fifield, D. Schumann, J.H. Sterba, S.G. Tims, G. Wallner, and W. Kutschera. Settling the Half-Life of 60Fe: Fundamental for a Versatile Astrophysical Chronometer. Physical Review Letters. 28. Jänner 2015.
DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.041101

Wissenschaftlicher Kontakt
emer. o. Univ.-Prof. Dr. Walter Kutschera
Isotopenforschung und Kernphysik
Universität Wien
1090 Wien, Währinger Straße 17
T +43-1-4277-517 59
walter.kutschera@univie.ac.at

Dr. Anton Wallner
Department of Nuclear Physics
The Australian National University
Research School of Physics and Engineering
ACT 0200, AUSTRALIA
T +61-2-6125-20 74
M +61-435-0619 17
anton.wallner@univie.ac.at

Rückfragehinweis
Stephan Brodicky
Pressebüro der Universität Wien
Forschung und Lehre
1010 Wien, Universitätsring 1
T +43-1-4277-175 41
stephan.brodicky@univie.ac.at

Die Universität Wien ist eine der ältesten und größten Universitäten Europas: An 15 Fakultäten und vier Zentren arbeiten rund 9.700 MitarbeiterInnen, davon 6.900 WissenschafterInnen. Die Universität Wien ist damit auch die größte Forschungsinstitution Österreichs sowie die größte Bildungsstätte: An der Universität Wien sind derzeit rund 92.000 nationale und internationale Studierende inskribiert. Mit über 180 Studien verfügt sie über das vielfältigste Studienangebot des Landes. Die Universität Wien ist auch eine bedeutende Einrichtung für Weiterbildung in Österreich. 1365 gegründet, feiert die Alma Mater Rudolphina Vindobonensis im Jahr 2015 ihr 650-jähriges Gründungsjubiläum. http://www.univie.ac.at

1365 gegründet, feiert die Alma Mater Rudolphina Vindobonensis im Jahr 2015 ihr 650-jähriges Gründungsjubiläum mit einem vielfältigen Jahresprogramm – unterstützt von zahlreichen Sponsoren und Kooperationspartnern. Die Universität Wien bedankt sich dafür bei ihren KooperationspartnerInnen, insbesondere bei: Österreichische Post AG, Raiffeisen NÖ-Wien, Bundesministerium für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft, Stadt Wien, Industriellenvereinigung, Erste Bank, Vienna Insurance Group, voestalpine, ÖBB Holding AG, Bundesimmobiliengesellschaft, Mondi. Medienpartner sind: ORF, Die Presse, Der Standard.

Stephan Brodicky | Universität Wien

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht MADMAX: Ein neues Experiment zur Erforschung der Dunklen Materie
20.10.2017 | Max-Planck-Institut für Physik

nachricht Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung
20.10.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

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: Salmonellen als Medikament gegen Tumore

HZI-Forscher entwickeln Bakterienstamm, der in der Krebstherapie eingesetzt werden kann

Salmonellen sind gefährliche Krankheitserreger, die über verdorbene Lebensmittel in den Körper gelangen und schwere Infektionen verursachen können. Jedoch ist...

Im Focus: Salmonella as a tumour medication

HZI researchers developed a bacterial strain that can be used in cancer therapy

Salmonellae are dangerous pathogens that enter the body via contaminated food and can cause severe infections. But these bacteria are also known to target...

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Konferenz IT-Security Community Xchange (IT-SECX) am 10. November 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Luftfracht

23.10.2017 | Veranstaltungen

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Magma sucht sich nach Flankenkollaps neue Wege

23.10.2017 | Geowissenschaften

Neues Sensorsystem sorgt für sichere Ernte

23.10.2017 | Informationstechnologie

Salmonellen als Medikament gegen Tumore

23.10.2017 | Biowissenschaften Chemie