Wie entstehen große protonenreiche Atome in Sternen?
Mit Ausnahme der leichteste sind alle Atome in Sternen entstanden, zu verschiedenen Stadien der Sternentwicklung und durch verschiedene nukleosynthetische Prozesse. Die chemischen Elemente, die schwerer sind als Eisen, werden hauptsächlich in durch Neutronen induzierten Kernreaktionen produziert. Es gibt jedoch ein paar Dutzend schwere und protonenreiche Isotope, die nicht über neutroneninduzierte Kernreaktionen, wie sie während der Sternentwicklung stattfinden, produziert werden. Dies sind die sogenannten p-Isotopen. Der p-Prozess gehört zu den am wenigsten verstandenen Prozessen der Nukleosynthese. Modellrechnungen für den P-Prozess umfassen große Reaktionsnetzwerke und die Raten aller Reaktionen sind notwendige Größen für die Berechnungen. Modellrechnungen waren nicht in der Lage, die Häufigkeiten von p-Isotopen, wie sie in der Natur herrscht, zu reproduzieren. Ein Grund für diesen Mangel sind unzureichende Kenntnisse der Kernphysik, die für die Modelle erforderlich wären. Aus dem Grund ist die experimentelle Bestimmung der Reaktionsraten von Reaktionsquerschnittsmessungen von entscheidender Bedeutung. Der experimentellen Datenbank, die für den p-Prozess zur Verfügung steht, mangelte es an Daten zu alpha-induzierten Querschnitten im Massenbereich der schweren p-Isotope. Das Hauptziel des Projekts ATOMKI-PPROCESS (Nuclear reaction studies relevant to the astrophysical p-process nucleosynthesis) war die Untersuchung von durch geladene Teilchen induzierten Reaktionen in den Masse- und Energiebereichen des p-Prozesses. Der Schwerpunkt dabei lag auf Kernreaktionsstudien in diesem Bereich. Einer der wichtigsten und unsichersten nuklearen Eingangsparameter für die Berechnung ist das optische Potential des Alpha-Nukleus. Diese Menge kann experimentell in hochpräzisen Experimenten mit elastischer Alpha-Streuung untersucht werden. Die Bestimmung der optischen Potentiale durch Streuexperimente war das zweite Hauptziel des Projekts. Gamma-Detektoren mit hohem Wirkungsgrad und moderne Kernelektronik-Instrumente wurden benötigt, um die geplanten Querschnittsmessungen möglich zu machen. Forscher erweiterten die Streukammer für elastische Alpha-Streuexperimente. Darüber hinaus entwarfen, bauten und testeten sie eine neue Zielkammer für Strahlquerschnittsmessungen. Die Mitglieder von ATOMKI-PPROCESS schlossen technisch anspruchsvolle Speicherringversuche und Gamma-induzierte Reaktionsstudien ab. Außerdem wurden hochpräzise Zerfalls-Halbwertszeit-Messungen an den radioaktiven Isotopen durchgeführt. Auf der Grundlage der Streuexperimente wurde ein neues globales optisches Potential des Alpha-Nukleus für astrophysikalische Anwendungen vorgeschlagen. Die Datensätze des Projekts leisteten einen wesentlichen Beitrag zum besseren Verständnis der Bildung von p-Isotopen im Universum.
Schlüsselbegriffe
Supernovae, nuklearer p-Prozess, Isotope, Kernreaktion, Nukleosynthese, Alpha-Streuung, Gamma-Detektoren, Halbwertszeitmessungen
