Sternmaterie: Supernovae als Quellen von r-Prozesselementen ((17) M06)

• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder ; Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 283604770

Rund die Hälfte aller chemischen Elemente schwerer als Eisen werden durch den schnellen Neutroneneinfangprozess (r-Prozess) gebildet. Der kosmische Ort, an dem dieser Prozess stattfindet, ist noch unbekannt, und ihn ausfindig zu machen gehört zu den drängendsten Problemen der nuklearen Astrophysik. Als mögliche Quellen werden seit langem Kernkollaps-Supernovae und verschmelzende Doppelneutronensterne diskutiert. Allerdings sind selbst die modernsten 3D-Simulationen von Supernovae noch nicht detailliert genug und nicht hinreichend lang, um schlüssige Informationen über die Nukleosynthese liefern zu können (Projekt M04 strebt hier Fortschritte an). Theoretische Vorhersagen der Elementsynthese in Supernovae basieren daher auf parametrisierten und sphärisch symmetrischen Modellen für den neutrinogetriebenen Wind. Solche aktuellen dynamischen Simulationen finden keine günstigen Bedingungen für die Entstehung von r-Prozesselementen in Supernovae, stattdessen werden Doppelneutronensterne als Ursprungsort dieser Elemente favorisiert. Alle Modelle besitzen jedoch noch erhebliche Defizite bezüglich ihrer Beschreibung der Neutrinophysik (in Projekt M05 sind Verbesserungen geplant). Ein experimenteller Nachweis von 244Pu auf der Erde in zeitlicher Koinzidenz mit 60Fe, das von einer Supernova vor zwei Millionen Jahren stammt, wäre der direkte Beleg für die Produktion von r-Prozessmaterie in Sternexplosionen. Dies würde nicht nur eine lange Zeit offene Frage beantworten, sondern auch empirische Hinweise auf die Rolle von Neutrinos bei der Elemententstehung in Supernovae liefern.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche
• Teilprojekt zu: SFB 1258: Neutrinos und Dunkle Materie in der Astro- und Teilchenphysik (NDM)
• Antragstellende Institution: Technische Universität München (TUM)
• Teilprojektleiter: Professor Dr. Shawn Bishop (†)