Physiker wägen den Ursprung der schweren Elemente ab

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Argonne und CERN haben Einfluss auf die Herkunft schwerer ElementeEin langgehütetes Rätsel auf dem Gebiet der Kernphysik ist, warum das Universum aus den spezifischen Materialien besteht, die wir um uns herum sehen.

Mit anderen Worten, warum wird es aus “diesem” und nicht aus anderem Material hergestellt? Von besonderem Interesse sind die physikalischen Prozesse, die für die Produktion schwerer Elemente wie Gold, Platin und Uran verantwortlich sind – von denen man annimmt, dass sie bei Neutronensternverschmelzungen und explosiven stellaren Ereignissen auftreten.Wissenschaftler des Argonne National Laboratory des US-Energieministeriums (DOE) leiteten ein internationales Kernphysikexperiment am CERN, der Europäischen Organisation für Kernforschung, das neue, in Argonne entwickelte Techniken zur Untersuchung der Natur und des Ursprungs der schweren Elemente im Universum einsetzt.

Die Studie könnte kritische Einsichten in die Prozesse liefern, die zusammenwirken, um die exotischen Kerne zu erzeugen, und sie wird in Modelle von Sternereignissen und des frühen Universums einfließen.Die Kernphysiker der Zusammenarbeit sind die ersten, die die Neutronen-Schalen-Struktur eines Kerns mit weniger Protonen als Blei und mehr als 126 Neutronen – “magische Zahlen” auf dem Gebiet der Kernphysik – beobachten.Bei diesen magischen Zahlen, von denen 8, 20, 28, 50 und 126 kanonische Werte sind, haben Kerne eine erhöhte Stabilität, ähnlich wie die Edelgase bei geschlossenen Elektronenhüllen.

Kerne mit Neutronen oberhalb der magischen Zahl von 126 sind weitgehend unerforscht, weil sie schwer zu erzeugen sind.

Die Kenntnis ihres Verhaltens ist entscheidend für das Verständnis des schnellen Neutroneneinfangprozesses oder r-Prozesses, der viele der schweren Elemente im Universum erzeugt.Man geht davon aus, dass der r-Prozess unter extremen Sternbedingungen wie Neutronen-Sternverschmelzungen oder Supernovae stattfindet.

In diesen neutronenreichen Umgebungen können die Kerne schnell wachsen und Neutronen einfangen, um neue und schwerere Elemente zu erzeugen, bevor sie zerfallen können.

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Dieses Experiment konzentrierte sich auf das Quecksilberisotop 207Hg.

Die Untersuchung von 207Hg könnte Licht auf die Eigenschaften seiner nahen Nachbarn, der Kerne, werfen….

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