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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Neue radioaktive Zerfallsart entdeckt |
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| | | Bei der Untersuchung des Atomkerns Eisen-45 haben deutsche und französische Forscher eine neue radioaktive Zerfallsart entdeckt: der Zwei-Protonen-Zerfall, bei dem gleichzeitig zwei Protonen aus dem Kern emittiert werden. Vom Nachweis und den weitergehenden Untersuchungen dieses Phänomens erwartet man sich ein besseres Verständnis der Struktur von Atomkernen und der zugrunde liegenden Kräfte, aber auch die Erklärung astrophysikalischer Prozesse. |
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Die neue Zerfallsart wurde bei der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt entdeckt. Fast zeitgleich konnten Forscher am französischen Institut GANIL in Caen in einem unabhängigen Experiment dieselbe Beobachtung machen.
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Materie hauptsächlich aus stabilen Atomkernen |
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Die uns auf der Erde umgebende Materie besteht hauptsächlich aus stabilen Atomkernen. Bei diesen natürlich vorkommenden Kernen herrscht immer ein relativ ausgeglichenes Verhältnis der beiden Bausteine des Kerns, der Protonen und Neutronen.
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Radioaktivität und Zerfall bei Abweichungen |
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Bei Abweichungen von diesem ausgeglichenen Verhältnis werden die Kerne radioaktiv und zerfallen, üblicherweise über die bekannten Zerfallsarten Alpha-, Beta-, Gamma-Zerfall und Kernspaltung.
Bei sehr protonen- bzw. neutronenreichen Kernen wurde als zusätzliche Zerfallsart auch die Emission einzelner Kernbausteine - Protonen oder Neutronen - beobachtet.
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Zwei-Protonen-Zerfall bislang nicht nachgewiesen |
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Seit langem gibt es Vorhersagen, dass für Kerne mit extremem Protonenüberschuss wie z.B. Eisen-45 außerdem der Zwei-Protonen-Zerfall auftreten sollte. Bislang konnte dies jedoch nicht experimentell nachgewiesen werden.
Die Beschleunigeranlage der GSI erlaubt es, exotische Atomkerne mit großem Protonen- oder Neutronenüberschuss zu erzeugen und ihren Zerfall zu untersuchen.
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Das Experiment
Bei diesem Experiment wurden Nickel-58-Ionen auf zirka 50 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und auf Hindernisse (Beryllium-Folien) geschossen. Dadurch fragmentieren die Nickel-Kerne in viele verschiedene Bruchstücke. Im Fragment-Separator der GSI wurden die Bruchstücke anschließend separiert und die gesuchten Eisen-45 Bruchstücke (bestehend aus 26 Protonen und 19 Neutronen) identifiziert. |
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Produktion der Eisen-45-Kerne extrem selten |
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Die Produktion der Eisen-45-Kerne ist extrem selten. In einer knappen Woche Messzeit konnten nur sechs Atomkerne erzeugt werden. Bei vier von ihnen gelang es anschließend in einer speziellen Messapparatur den Zwei-Protonen-Zerfall, d.h. die Umwandlung in Chrom-43 durch gleichzeitige Emission von zwei Protonen, eindeutig nachzuweisen.
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Auch für Erkenntnisse über Sternexplosionen relevant |
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Von der Untersuchung solcher extremen protonen- und auch neutronenreichen Kerne und ihres Zerfalls versprechen sich die Wissenschaftler auch - über die reine Kernphysik hinaus -grundlegende Erkenntnisse zur Elementsynthese in Sternexplosionen wie Novae und Supernovae.
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01.01.2010 |
