Rekordmessung am CRYRING@ESR eröffnet Chancen für Astrophysik
Am Forschungszentrum GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in der Wissenschaftsstadt Darmstadt ist einem internationalen Team ein bedeutender Fortschritt in der Astrophysik gelungen. Erstmals konnten im Speicherring CRYRING@ESR Kernreaktionen bei extrem niedrigen Energien gemessen werden – unter Bedingungen, wie sie auch im Inneren von Sternen vorkommen.
Rekord bei besonders niedrigen Energien
In Sternen laufen viele nukleare Prozesse bei sehr geringen Energien ab. Diese sogenannten sub-MeV-Energien sind im Labor nur schwer nachzustellen. Am CRYRING@ESR gelang es nun, die Reaktionsenergie auf 403 Kiloelektronenvolt zu senken. Damit wurde ein neuer Rekord erreicht: Noch nie zuvor wurde eine Kernreaktion in einem Schwerionen-Speicherring bei so niedriger Energie gemessen.
Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift The European Physical Journal A veröffentlicht.
Komplexe Technik ermöglicht neue Messungen
Eine zentrale Herausforderung bestand in der kurzen Lebensdauer der Ionenstrahlen bei niedrigen Energien. Durch hochpräzise Vakuumbedingungen und spezielle Kühltechniken konnten die Forschenden dennoch stabile Messbedingungen schaffen.
Im Experiment wurden unter anderem Stickstoff-Ionen auf Protonen gelenkt. Die Reaktionen fanden in einem kryogenen Wasserstoff-Gastarget statt. Für die Auswertung kam das hochauflösende Messsystem CARME zum Einsatz. Die gewonnenen Daten stimmen laut Forschungsteam sehr gut mit theoretischen Modellen überein.
Neue Perspektiven für die Astrophysik
Der Erfolg gilt als wichtiger Schritt für die Erforschung der Entstehung von Elementen im Universum. Künftig sollen auch exotische Atomkerne untersucht werden, die in Sternenprozessen eine zentrale Rolle spielen.
Besonderes Interesse gilt dabei der sogenannten Urknall-Nukleosynthese – also den Prozessen, bei denen in den ersten Minuten nach dem Urknall die leichten Elemente entstanden sind. Mit den neuen experimentellen Möglichkeiten erhoffen sich die Forschenden genauere Erkenntnisse über diese frühen Phasen des Universums.
(DARMSTADT – RED/GSI)
Beitragsbild: CARME-Setup, mit dem die Experimente durchgeführt wurden. Foto: GSI
