„Nukleare Astrophysik“ – Versionsunterschied

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Version vom 1. Dezember 2015, 02:09 Uhr Bearbeiten Geof (Diskussion \| Beiträge) Passive Sichter, Sichter 46.961 Bearbeitungen Einleitungen zu den 4 Teilbereichen ergänzt ← Zum vorherigen Versionsunterschied		Aktuelle Version vom 4. März 2024, 20:51 Uhr Bearbeiten rückgängig MrBenjo (Diskussion \| Beiträge) Passive Sichter, Sichter 15.596 Bearbeitungen +Normdaten Markierung: 2017-Quelltext-Bearbeitung
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Zeile 1: ~~{{inuse}}~~ Als '''Nukleare Astrophysik''' wird der Übergangsbereich zwischen [[Kernphysik]] und [[Astrophysik]] bezeichnet. Forschungsthema sind Phänomene und Wechselwirkungen in Zusammenhang mit * ~~Energieerzeugung~~Energieumwandlung ([[Nukleosynthese]]) im Innern von [[Stern]]en * Vorgängen in [[Riesenstern]]en (u. a. Schalenbrennen, Veränderliche Sterne) * [[Supernovae]] und Theorien des [[Sternkollaps]] (Neutronensterne, Schwarze Löcher) * [[Kosmologie]], Entstehung der ersten [[~~chemisches~~Chemisches Element\|Elemente]] nach dem [[Urknall]] ([[primordiale Nukleosynthese]]). Zu diesen Forschungsbereichen gehört auch die Entwicklung von [[Technologie]]n zur Beobachtung und Untersuchung dieser Wechselwirkungen, beispielsweise zur [[Neutrinooszillation#Techniken\|Neutrinooszillation]], zum Nachweis von Teilchen oder zur nuklearen [[Altersbestimmung]] von Meteoriten—und nicht zuletzt die Entwicklung von Theorien zur Interpretation der Beobachtungen und Phänomene. == Nukleosynthese in Sternen ==▼ Traditionell wird die [[Astrophysik]] einerseits nach dem [[Spektralbereich]] der eintreffenden Strahlung eingeteilt ([[Radioastronomie\|Radio]]- und [[Infrarotastronomie]], [[Spektroskopie]], [[UV-Astronomie\|UV]]-, [[Röntgenastronomie\|Röntgen]]- und [[Gammaastronomie]]), andererseits nach den untersuchten Himmelsobjekten (v. a. [[Planetologie]], [[Sonnenphysik]], [[:Kategorie:Stellarphysik\|Stellarphysik]] und Sternentwicklung, [[interstellare Materie]], [[Galaxie]]nforschung und [[Kosmologie]]). Demgegenüber hat die nukleare Astrophysik eine mehr integrative Vorgangsweise und ist keine vorwiegend beobachtende Wissenschaft, sondern hat auch stark [[Theoretische Astrophysik\|theoretische]] Elemente sowie [[experimentell]]e Methoden in Verbindung mit der Kernphysik. ▲== Nukleosynthese in Sternen == Zu diesem grundlegenden Prozess der Energieerzeugung in allen sonnenähnlichen und schwereren [[Stern]]en forscht die nukleare Astrophysik vor allem in folgenden Bereichen: * Arten der [[Nukleosynthese]] in der Astrophysik * Standardwerte für die in der Astrophysik verwendeten [[~~Kernreaktion~~Kernreaktionsrate]]~~sraten~~ n * [[Hauptreihenstern]]e und das Verhältnis der zwei Fusionsprozesse [[Proton-Proton-Zyklus]] und [[Kohlenstoff-Stickstoff-Zyklus]] * Kern-[[Wirkungsquerschnitt]]e in Sternen, [[Helium]]-Fusionsreaktionen ** Prozesse der [[~~schwache~~Schwache Wechselwirkung\|schwachen Wechselwirkung]] bei der [[Sternentwicklung]] ▼ * [[Neutrino]]s und [[Hochenergiephysik]] * [[Neutrino]]s und [[Hochenergiephysik]], [[solares Neutrinoproblem]] * Theorie der [[Riesenstern]]-Stadien und des [[Schalenbrennen]]s Bildung [[~~instabil~~Chemische Stabilität\|instabiler]]er Elemente im Kern [[Roter Riese~~\|Roten Riesen~~]]n (z. B. [[Technetium]]) [[AGB-Stern]]e und [[asymptotischer Riesenast]] [[Veränderliche Sterne]], Kernprozesse und Oszillationen ▲ Prozesse der [[schwache Wechselwirkung\|schwachen Wechselwirkung]] bei der [[Sternentwicklung]] ~~<!-- [[ISOLDE]]:~~ ~~=== Nukleare Astrophysik ===~~ Halokerne sind ein Beispiel für sehr instabile Kerne nahe oder jenseits der ''drip line'' (dt. in etwa ‘Abtropfkante’) für spontanem Zerfall durch Neutronenemission ''(neutron drip line)''. Die Untersuchung der Kerne nahe der ''drip line'' für Protonenemission ''(proton drip line)'' hat auch Bedeutung für das Verständnis der astrophysikalischen [[Nukleosynthese]] ([[P-Kerne#Schnelle_Protoneneinfänge\|schneller Protoneneinfang]]). Bei ISOLDE wurden dazu zum Beispiel die relevanten Prozesse des [[Drei-Alpha-Prozess]]es und des [[r-Prozess]]es bei Massenzahlen von etwa 130 untersucht.<ref>E. Dreisigacker: [http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/phbl.19860421206/pdf ''r-Prozess auf den waiting-point gebracht: Neue Erkenntnisse zur Nukleosynthese.''] In: ''Physikalische Blätter.'' Band 42, Nr. 12, 1986, S. 412.</ref> Messungen mit ISOLDE an <sup>7</sup>[[Beryllium\|Be]] sind außerdem wichtig für das Verständnis des [[Neutrinooszillation#Solares Neutrinodefizit\|Solaren Neutrinoproblems]], da das Isotop bei Protoneneinfang eine Quelle solarer Neutrinos ist. --> == Sternkollaps, kompakte Sterne == Die Bildung sehr kompakter Himmelskörper ist eine relativ neue Forschungsrichtung und befasst sich u. a. mit:▼ * [[Sternkollaps]] und Theorie kompakter Sterne mittels Zustandsgleichungen aus der Kernphysik ▼ ▲Die Bildung sehr kompakter Himmelskörper ist eine relativ neue Forschungsrichtung und befasst sich u.a. mit: ▲* [[Sternkollaps]] und Theorie kompakter Sterne mittels Zustandsgleichungen aus der Kernphysik * [[Weißer Zwerg\|Weiße Zwerge]] und [[Neutronenstern]]e * Simulationen des [[Gravitationskollaps]], * [[Röntgen-Burster]], Collapsar-Modell für Gammastrahlen-Burster * [[Jet (Astronomie)\|Jet]]-Entstehung, Kollaps rotierender [[Magnetar]]e * Entwicklung von [[Schwarzes Loch\|Schwarzen Löchern]] Zeile 41 ⟶ 37: * Theoretische Modelle für [[Supernovae]] und [[Neutronenstern]]e * Nukleosynthese bei Supernovae * die Entwicklung massereicher Sterne (8 bis 50 [[Sonnenmasse]]n) im Vor-Supernova-Stadium * die Rolle der Neutrinos bei der Erzeugung [[~~schwere~~Schwere Elemente\|schwerer Elemente]], Aufheizungsmechanismen * [[Doppelstern]]e mit kompakten Sternen als Partnern * Verschmelzung von Neutronensternen * die Frage der [[Neutrino]]-Mischung in [[Supernova]]e == Planetologie == Für Körper unseres [[Sonnensystem]] sind u. a. folgende nukleare Themen relevant: * Altersbestimmung von [[Meteorit]]en * ursprüngliche (primordiale) Zusammensetzung und [[Isotop]]en-Verhältnisse von [[Komet]]en, interplanetarem [[Interplanetarer Staub\|Staub]] und Meteoriten * Wechselwirkung zwischen [[Sonnenwind]] und der [[Magnetosphäre]] von Planeten * Anregungszustände, Ionen und Isotope in Planeten-[[Atmosphäre (Astronomie)\|Atmosphären]] * Spuren Kosmischer Strahlung im Boden von [[Mond]] und [[Mars (Planet)\|Mars]] * ... ... == Kernphysik und Kosmologie == Bei der Erforschung der Anfänge des Universums sind derzeit die Fragen nach der Elemententstehung und sehr energiereicher Phänomene (Gravitationswelle, Gammablitze) der Galaxien-Entwicklung und der Großstruktur des Universums besonders aktuell: * Entstehung der ersten [[~~chemisches~~Chemisches Element\|Elemente]] nach dem [[Urknall]] insbesondere das [[~~primordiale~~Primordiale Nukleosynthese\|primordiale]] Verhältnis von [[Wasserstoff]] zu [[Helium]] Häufigkeit von [[Lithium]] und anderer Elemente und Folgerungen für die [[Kosmologie]] ** Evolution chemischer Elemente in Galaxien * Nachweis und Erforschung von [[Gravitationswellen]] und der [[Gammablitz]]e * elektromagnetische und Gravitationsstrahlung bei der Fusion zweier Neutronensterne * Nukleosynthese in homogenen [[Urknall]]modellen * Modelle [[~~inhomogene~~Inhomogene Kosmologie\|inhomogener Kosmologien]] == Verbindung von Astro- und Kernphysik == Die beiden Fachgebiete überschneiden sich zunehmend, beispielsweise bei * Zustandsgleichungen für hochdichte Materie, auch jenseits der Dichte von [[Atomkern]]en * Eigenschaften [[instabiler Kern]]e, Quark- und Kernmaterie hoher Dichte * [[Monte-Carlo-Verfahren]] für das quantenmechanische [[Schalenmodell (Kernphysik)]] * Modellierung von Wirkungsquerschnitten, z. B. für die [[Helium -3]]-Fusionsreaktion * [[r-Prozess]] und neuartige Experimente beim Studium des Zerfalls von Kernen Zur Kooperation von Kern- und Astrophysik trägt seit längerem auch das Projekt [[ISOLDE]] (Isotope Separator On Line DEvice) am [[Proton Synchrotron Booster]] des [[CERN]] in Genf bei. == Experimente == Von vielen relevanten Experimenten seien erwähnt: * [[Fermi Gamma-ray Space Telescope]] * Neutrino-Detektoren [[Super-Kamiokande]] und [[GALLEX]] * [[Laboratori Nazionali del Gran Sasso]] * Laborexperimente des [[HEPHY]] (Institut für Hochenergiephysik) == Siehe auch == * Anwendung von [[~~Kernwaffen~~Kernwaffe]]n-Simulationen in der Astrophysik * [[Liste der Häufigkeiten chemischer Elemente\|Häufigkeiten chemischer Elemente]] * [[primordiale Nukleosynthese]] * [[~~Kosmische Strahlung~~Protonenanlagerung]] * [[Neonbrennen\|Neon]]-, [[Siliziumbrennen\|Silizium]]-, [[Sauerstoffbrennen]] * [[Gammastrahlenastronomie]] * [[Kosmische Strahlung]] * [[Bestrahlungsalter]] * [[Baryogenese]] * [[Dunkle Materie]] und [[WIMP]]s * [[Otto-Hahn-Medaille]], [[Lise-Meitner-Preis]] * [[Hans Bethe]], [[Hans-A.-Bethe-Preis]] * Konferenzserie ''[[Nuclei in the Cosmos]]'' == Literatur und Weblinks == * [[Albrecht Unsöld]], Bodo Baschek: ''Der neue Kosmos. Einführung in die Astronomie und Astrophysik'', 7. Auflage, Springer-Verlag Berlin-Heidelberg 2005 * J.Bennett, M.Donahue et al.: ''Astronomie. Die kosmische Perspektive'' (Hrsg. [[Harald Lesch]]), 5., aktualisierte Auflage (1170 S.); Pearson Studium Verlag, München 2011, ISBN 978-3-8273-7360-1 * Rudolf Kippenhahn: ''Kosmologie für die Westentasche''. Piper-Verlag, München-Zürich 2003 {{Normdaten\|TYP=s\|GND=4194903-1\|LCCN=sh85092945}} [[Kategorie:Astrophysik]]