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May 31, 2023

Wissenschaftler simulierten erstmals echte Supernova-Reaktionen in einem Labor

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Für einige kurze Momente beobachteten Wissenschaftler in einem Labor die Sprengkraft einer Supernova. Forscher der University of Surrey im Vereinigten Königreich haben mit Wissenschaftlern des kanadischen TRIUMF National Laboratory zusammengearbeitet, um die erste direkte Messung einer Supernova-Reaktion in einer Laborumgebung durchzuführen, wie aus einer Pressemitteilung hervorgeht. Das internationale Team nutzte für sein Experiment einen beschleunigten Strahl radioaktiver Kerne.

In einer neuen Studie, die in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht wurde, beschreiben die Forscher detailliert, wie es Wissenschaftlern erstmals gelungen ist, einen der Prozesse zu messen, durch die die schwersten Elemente im Universum entstehen.

Die Wissenschaftler verwendeten einen beschleunigten Strahl radioaktiver Ionen, um Prozesse zu beobachten, die in wissenschaftlichen Theorien zu Supernova-Reaktionen beschrieben werden. Ihre Messungen haben Aufschluss über den Protoneneinfangprozess gegeben, von dem Wissenschaftler glauben, dass er für die Produktion von p-Kernen verantwortlich ist, Isotopen, die etwa ein Prozent der in unserem Sonnensystem beobachteten schweren Elemente ausmachen – obwohl wir nicht wissen, wie sie entstehen.

Die Knappheit von P-Kern-Isotopen bedeutet, dass sie schwer zu beobachten sind, was es für Wissenschaftler schwierig macht, zu verstehen, wie die protonenreichen und neutronenarmen Isotope erzeugt werden. Wie Science Alert betont, ist die Theorie mit der größten Anziehungskraft der Gammaprozess, der besagt, dass Atome während eines explosiven Ereignisses wie einer Supernova fliegende Protonen einfangen.

Die neuen Beobachtungen der internationalen Forschergruppe wurden am Isotope Separator and Accelerator II des TRIUMF National Laboratory in Kanada durchgeführt. Mit der Maschine wurde ein Strahl geladener, radioaktiver Rubidium-83-Atome erzeugt, während der Vorgang im Labor aufgezeichnet wurde.

„Die Kopplung eines hochauflösenden Gammastrahlen-Arrays mit einem fortschrittlichen elektrostatischen Separator zur Messung von Gammaprozessreaktionen stellt einen wichtigen Meilenstein bei der direkten Messung astrophysikalischer Prozesse dar“, sagte Dr. Gavin Lotay von der University of Surrey. „Man ging weitgehend davon aus, dass solche Messungen mit aktuellen experimentellen Technologien nicht möglich wären, und die neueste Studie hat nun eine Fülle von Möglichkeiten für die Zukunft eröffnet.“

Im Jahr 2019 veröffentlichten Forscher der University of Guelph und der Columbia University eine Studie, in der sie ihre Theorie detailliert darlegten, dass alle schwersten Elemente der Welt, einschließlich Gold und Platin, in einer seltenen Form einer Supernova namens Kollapsar entstehen. Solche Studien werfen Licht auf die Prozesse, die in Supernovae ablaufen, die vereinfacht gesagt als Elementarfabriken betrachtet werden können, da sie für die Bildung aller Elemente verantwortlich sind, die schwerer als Sauerstoff sind – was bedeutet, dass sie für unsere Existenz verantwortlich sind.