Der Elemententstehung auf der Spur
Teilchenbeschleuniger im Untergrund-Labor Gran Sasso spürt seltenes Ereignis auf.
Eine seltene Kernreaktion, die sonst nur in roten Riesensternen vorkommt, hat ein internationales Wissenschaftlerteam erstmal in einem irdischen Labor nachgewiesen. Die beobachtete Produktion von Natrium ist ein Baustein für das Verständnis, wie die chemischen Elemente entstanden sind. An dem Experiment im Gran-Sasso-Labor des Italienischen Nationalen Instituts für Kernphysik waren auch Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf führend beteiligt.
Abb.: Teil des LUNA-Experiments. (Bild: 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 Kollegen Ereignisse untersuchen, die im Inneren von Sternen stattfinden“, sagt 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.“
Erstmalig konnte das LUNA-Team nun drei Resonanzen im Neon-Natrium-Zyklus, der für die Natrium-Produktion und somit zur Energieerzeugung wichtig ist, beobachten. Wenn 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 Target zur Kollision gebracht. „Unser Target bestand aus dem Edelgas-Isotop Neon-22. Mit speziellen Detektoren haben wir die extrem seltenen Prozesse aufgezeichnet“, so Bemmerer.
„Dieses Ergebnis ist ein bedeutendes Puzzleteil, das uns hilft, die Frage nach der Herkunft der Elemente im Universum weiter aufzuklären“, erläutert Paolo Prati, Sprecher des LUNA-Experiments. „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.“
HZDR / RK
