Anzeige
 Home  |  Nachrichten  | Frag astronews.com  | Bild des Tages  |  Kalender  | Glossar  |  Links  | Forum  | Über uns    
astronews.com  
Nachrichten

astronews.com
astronews.com

Der deutschsprachige Onlinedienst für Astronomie, Astrophysik und Raumfahrt

Home  : Nachrichten : Forschung : Artikel [ Druckansicht ]

 
KERNPHYSIK
Die Materie im Inneren von Neutronensternen
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Bergischen Universität Wuppertal
astronews.com
18. Dezember 2018

Neutronensterne sind faszinierende Objekte: Einen Fingerhut ihrer Materie wäre von keinem Menschen zu bewegen, in ihrem Inneren herrschen extreme Bedingungen. Doch was bedeutet dies für den Zustand der Kernmaterie? Antworten darauf soll ein Experiment liefern, das für den Teilchenbeschleuniger FAIR geplant ist, der gerade in Darmstadt gebaut wird.

Pulsar

Künstlerische Darstellung eines Pulsars, also eines schnell rotierenden Neutronensterns. Bild: NASA/JPL-Caltech [Großansicht]

Wie verhalten sich Atomkerne unter extremen Bedingungen, so wie sie beispielsweise im Inneren von Neutronensternen herrschen? Aus alltäglicher Erfahrung wissen wir, dass beispielsweise Wasser in verschiedenen Phasen auftreten kann – als Wasserdampf, Eis oder flüssiges Wasser. Gilt dies in ähnlicher Form auch für Kernmaterie? Gibt es neben dem sogenannten "Quark-Gluon-Plasma", welches entsteht, wenn Kernmaterie stark erhitzt wird, weitere Erscheinungsformen? Und wo liegen die Phasenübergänge zwischen diesen Zustandsformen?

Dies sind nur einige der Fragestellungen, die im Rahmen des im Aufbau befindlichen CBM (Compressed Baryonic Matter) Experiments am zukünftigen Teilchenbeschleuniger FAIR in Darmstadt untersucht werden sollen. Neutronensterne sind die Überreste von gewaltigen Sternexplosionen, sogenannten Supernovae. Bei einem Radius von nur zehn Kilometern beinhalten sie so viel Masse wie ein bis drei Sonnen.

"Ein Fingerhut Neutronensternmaterie würde somit etwa so viel wiegen wie ein Eisenwürfel von 700 Metern Kantenlänge. Welche Zustände und Materieformen hierbei vorherrschen, können wir bestenfalls erahnen", erläutert Prof. Dr. Karl-Heinz Kampert. "Diese unter kontrollierten Bedingungen nachzubilden und zu vermessen, ist ein Ziel des CBM-Experiments", ergänzt der Wissenschaftler der Bergischen Universität. Seine Arbeitsgruppe Astroteilchenphysik ist für den Aufbau einer zentralen Komponente des CBM RICH Detektors verantwortlich: einer 70-tausendfach pixelierten Photonenkamera, die pro Sekunde bis zu zehn Millionen Kollisionen hochenergetischer Gold-Kerne aufzeichnen kann.

Anzeige

"In den vergangenen Jahren konnten alle wesentlichen Entwicklungsarbeiten für den Aufbau des Detektors erfolgreich abgeschlossen werden. Eine aktuelle Förderung durch das Bundesforschungsministerium (BMBF) in Höhe von 1,35 Millionen Euro ermöglicht uns nun, die Früchte der Arbeit der vergangenen Jahre zu ernten und den Detektor in den kommenden drei Jahren aufzubauen", so Dr. Christian Pauly, Teilprojektleiter der Arbeitsgruppe.

Strategien zur Analyse der erwarteten Messdaten – beginnend von der Identifikation geeigneter Beobachtungsgrößen bis hin zum Vergleich mit theoretischen Vorhersagen – werden von Prof. Dr. Zoltan Fodor, Prof. Dr. Kalman Szabo und ihren Mitarbeitern der Arbeitsgruppe Theoretische Teilchenphysik erarbeitet. Die grundlegende Theorie der einzelnen Nukleonen ist im Prinzip schon bekannt, wie die Arbeitsgruppe etwa durch die promillegenaue Berechnung der Masse des Protons und Neutrons durch Simulationen auf Höchstleistungsrechnern unter Beweis stellen konnte.

Auch bei den extremen Temperaturen im Teilchenbeschleuniger hat sich die numerische Methodik bewährt, wie aus dem Vergleich mit Daten des Large Hadron Collider (LHC) festgestellt werden konnte. "Die größte Herausforderung ist nun die Verallgemeinerung der Lösungsstrategie für die Dichten, die im CBM Experiment erreicht werden", erläutert Fodor. Und Szabo ergänzt: "Die Zustandsgleichung bei hohen Dichten zu bestimmen ist eine der schwierigsten Aufgaben der Theorie. Kombiniert man diese Ergebnisse mit der allgemeinen Relativitätstheorie, können wir die Radien von Neutronensternen aufgrund ihrer Massen bestimmen und sogar die maximale Masse vorhersagen."

Bis zum Start des CBM-Experiments und der Überprüfung der theoretischen Vorhersagen im Jahr 2024 wird es jedoch noch etwas dauern. Neben dem CBM-Experiment ist die Arbeitsgruppe von Prof. Kampert daher auch am bereits existierenden Vorläufer-Experiment HADES an der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) beteiligt und hier ebenfalls für den RICH Photon-Detektor verantwortlich.

Forum
Die Materie im Inneren von Neutronensternen. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
Gravitationswellen: Die Größe von Neutronensternen - 2. Juli 2018
Simulationen: Wie groß sind Neutronensterne? - 5. Dezember 2017
Neutronensterne: Detaillierte Simulationen auf Supercomputer - 26. Oktober 2017
Links im WWW
Bergische Universität Wuppertal
In sozialen Netzwerken empfehlen
 
 
Anzeige
astronews.com 
Nachrichten Forschung | Raumfahrt | Sonnensystem | Teleskope | Amateurastronomie
Übersicht | Alle Schlagzeilen des Monats | Missionen | Archiv
Weitere Angebote Frag astronews.com | Forum | Bild des Tages | Newsletter
Kalender Sternenhimmel | Startrampe | Fernsehsendungen | Veranstaltungen
Nachschlagen AstroGlossar | AstroLinks
Info RSS-Feeds | Soziale Netzwerke | astronews.com ist mir was wert | Werbung | Kontakt | Suche
Impressum | Nutzungsbedingungen | Datenschutzerklärung
     ^ Copyright Stefan Deiters und/oder Lieferanten 1999-2019. Alle Rechte vorbehalten.  W3C
Diese Website wird auf einem Server in der EU gehostet.

© astronews.com / Stefan Deiters und/oder Lieferanten 1999 - 2019
Alle Rechte vorbehalten. Vervielfältigung nur mit Genehmigung.


URL dieser Seite: https://www.astronews.com:443/news/artikel/2018/12