Wissenschaftler haben durch die Entdeckung magnetischer Übergänge in Atomkernen neue Erkenntnisse darüber gewonnen, wie sich Elemente in Sternen bilden. Ein Team unter der Leitung der Facility for Rare Isotope Beams (FRIB) hat die Quelle eines ungewöhnlichen Überschusses an niedrigenergetischen Gammastrahlen identifiziert, die vom Zink-70-Kern emittiert werden.
Die Forschung umfasste eine breite internationale Zusammenarbeit, die Experten aus 25 Institutionen in den Vereinigten Staaten, Kanada, Italien, Deutschland, Norwegen und Südkorea zusammenbrachte. Wissenschaftler aus großen nationalen Laboratorien, darunter Lawrence Livermore National Laboratory, Los Alamos National Laboratory, Lawrence Berkeley National Laboratory und Pacific Northwest National Laboratory, trugen zur Studie bei. Die Arbeit unterstreicht die wachsende Synergie zwischen Grundlagenforschung und praktischen Anwendungen, insbesondere in Bereichen im Zusammenhang mit der nationalen Sicherheit und Energieerzeugung.
Diese Emissionen werden unter Verwendung des Konzepts der Gammastrahlenstärkenfunktion untersucht, die die Wahrscheinlichkeit einer Gammastrahlenemission bei bestimmten Energien beschreibt.
Die Ergebnisse liefern eine klarere Verbindung zwischen experimentellen Daten und theoretischen Modellen und bieten einen robusten Rahmen für zukünftige Studien. Die Auswirkungen dieser Entdeckung gehen über die Kernphysik hinaus in die Astrophysik. LEEs beeinflussen Neutronenfangprozesse, die für die Schaffung schwererer Elemente in extremen kosmischen Umgebungen wie Supernovae und Neutronensternkollisionen unerlässlich sind. Durch die Erhöhung der Häufigkeit dieser Reaktionen können LEEs die Geschwindigkeiten, mit denen Elemente entstehen, erheblich verändern.
Eine genaue Modellierung dieser Prozesse ist entscheidend für das Verständnis der Lebenszyklen von Sternen und der Verteilung chemischer Elemente im gesamten Universum. Die Messung von LEE stellt jedoch erhebliche technische Herausforderungen dar. Die Signale sind schwach und leicht durch Hintergrundinterferenzen verdeckt, was fortschrittliche Instrumentierung und raffinierte analytische Techniken erfordert. In den letzten zehn Jahren haben Forscher unermüdlich daran gearbeitet, ihre Fähigkeit zu verbessern, diese subtilen Phänomene zu erkennen und zu interpretieren. Der in der jüngsten Studie beschriebene Durchbruch wurde durch die Entwicklung neuer experimenteller Werkzeuge und innovativer Datenanalyseverfahren ermöglicht und markiert einen entscheidenden Moment auf diesem Gebiet.
Als ehemaliger Absolvent der FRIB und derzeitiger Postdoktorand am Nationalen Institut für Kernphysik in Padova, Italien, stellte sie fest, dass das LEE die wissenschaftliche Gemeinschaft zunächst überrascht hatte. "Es war eine Art Schock für die Gemeinschaft, als es zum ersten Mal beobachtet wurde", erklärte sie. "Mitleiterin Andrea Richard, Assistenzprofessorin und Interimsdirektorin des Edwards Accelerator Laboratory an der Ohio University, hob die Bedeutung der Verbindung von experimentellen Erkenntnissen mit theoretischen Vorhersagen hervor.
"Wir haben jetzt eine konsistente Erklärung, die experimentelle Beobachtungen mit der Theorie verbindet", erklärte sie. "Diese Übereinstimmung stärkt die Grundlage für weitere Untersuchungen des komplexen Zusammenspiels zwischen Kernstruktur und astrophysikalischen Prozessen".
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