Projektbeschreibung
Wie die schweren Elemente im Universum entstehen
Die nukleare Astrophysik betrachtet den schnellen Neutroneneinfangprozess (oder r-Prozess) als eine Reihe von Kernreaktionen, die Elemente entstehen lassen, die schwerer als Eisen sind. Der Nachweis eines elektromagnetischen Signals im Zusammenhang mit dem Gravitationswellensignal GW170817 lieferte den ersten Hinweis darauf, dass erst die Fusion zweier Neutronensterne die Bedingungen für den r-Prozess erschafft. In den nächsten Jahren rechnet man mit der Erfassung weiterer Ereignisse, die noch mehr experimentelle Hinweise auf den r-Prozess liefern werden. Das EU-finanzierte Projekt KILONOVA verfolgt das Ziel, unser Verständnis der Nukleosynthese und des r-Prozesses zu verbessern und mehr Licht in die Entstehung der schweren Elemente des Universums zu bringen. Es wird detaillierte Beschreibungen neutronenreicher exotischer Kerne liefern, die am r-Prozess beteiligt sind, und ausgeklügelte astrophysikalische Simulationen durchführen. Zudem wird es das Versuchsprogramm an zukünftigen experimentellen Anlagen wie zum Beispiel FAIR lenken, wo erstmalig schwere r-Prozess-Kerne erzeugt werden sollen.
Ziel
The lightest chemical elements –Hydrogen and Helium– were created about a minute after the Big Bang. Elements up to Iron are forged by fusion reactions in stars. Heavy elements between Iron and Uranium are produced by a sequence of neutron captures and beta-decays known as rapid neutron capture or r process. The freshly synthesized r-process elements undergo radioactive decay through various channels depositing energy in the ejecta that powers an optical/infrared transient called “kilonova” whose basic properties like luminosity and its dependence on ejecta mass, velocity, radioactive energy input, and atomic opacities I contributed to determine for the first time. Our predictions have been dramatically confirmed by the observation of a kilonova electromagnetic transient associated with the gravitational wave signal GW170817 providing the first direct indication that r-process elements are produced in neutron-star mergers. Additional events are expected to be detected in the following years, representing a complete change of paradigm in r-process research as for the first time we will be confronted with direct observational data. To fully exploit such opportunity it is fundamental to combine an improved description of exotic neutron-rich nuclei involved in the r-process with sophisticated astrophysical simulations to provide accurate prediction of r-process nucleosynthesis yields and their electromagnetic signals to be confronted with observational data. Based on my broad knowledge and expertise in all the relevant areas, and the unique experimental capabilities of the GSI/FAIR facility, I am in prime position to advance our understanding of r-process nucleosynthesis and determine the contribution of mergers to the chemical enrichment of the galaxy in heavy elements.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-ADG - Advanced GrantGastgebende Einrichtung
64291 Darmstadt
Deutschland