Deuterium und Lithium für die Präzisionskosmologie

• Antragsteller: Professor Dr. Daniel Bemmerer; Professor Dr. Kai Zuber
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder ; Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 329701419

Die Ziele des vorgeschlagenen Projekts sind:1. Die präziseste Observable aus der Urknall-Nukleosynthese (BBN) soll noch präziser gemacht werden, um sie auf ein vergleichbares Niveau wie den Mikrowellen-Hintergrund (CMB) zu heben: Konkret soll die Genauigkeit der vorhergesagten 2H-BBN-Häufigkeit als Funktion des Baryon-zu-Photon-Verhältnisses so weit verbessert werden, dass sie der Genauigkeit der 2H-Beobachtungen entspricht. Dadurch soll die Präzision der zur Zeit präzisesten Observable aus der Urknall-Nukleosynthese so weit verbessert werden, dass sie mit der Genauigkeit aus dem CMB mithalten kann.2. Der schärfste Widerspruch in der Urknall-Nukleosynthese soll noch präziser gemacht werden, um ihn für Tests neuer Physik verwenden zu können: Die Genauigkeit der vorhergesagten 7Li-BBN-Häufigkeit als Funktion des Baryon-zu-Photon-Verhältnisses soll verbessert werden, nicht etwa in der vergeblichen Hoffnung, das kosmische 7Li-Problem zu lösen, sondern um die 7Li-Diskrepanz als Werkzeug nutzen zu können, um neue Physik in den ersten 1000 Sekunden des Universums zu nutzen.3. Die Präzision der vorhergesagten Flüsse von solaren 7Be- und 8B-Neutrinos soll verbessert werden. Hierzu soll die Präzision des am schlechtesten bekannten kernphysikalischen Eingabeparameters für den solaren 7Be-Fluss verbessert werden, so dass die Vorhersage für den 7Be-Neutrinofluss eine Präzision von 5% erreicht. Gleichzeitig wird die Vorhersage für den 8B-Neutrinfluss präziser werden.Diese drei Ziele sollen durch neue Wirkungsquerschnittsmessungen erreicht werden, zur 2H(p,gamma)3He-Reaktion für Ziel 1 und zur 3He(alpha,gamma)7Be-Reaktion für Ziele 2 und 3:WP 1: Der 2H(p,gamma)3He-Wirkungsquerschnitt soll am LUNA 400 kV Untertage-Beschleuniger mit systematischer Unsicherheit von 3% oder weniger gemessen werden, in 10 keV Energieschritten von 50-400 keV Protonenenergie.WP 2: In Dresden soll die Winkelverteilung der 3He(alpha,gamma)7Be-Reaktion bei 1 MeV Schwerpunktsenergie mit 2% Genauigkeit gemessen werden. Zudem soll die Anregungsfunktion von 3He(alpha,gamma)7Be im Schwerpunktsenergiebereich von 0.25-1.1 MeV bei acht Energien mit der Aktivierungsmethode gemessen werden. Die 7Be-Proben sollen im neuen 150% Felsenkeller Untertage-Reinstgermaniumdetektor ausgezählt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen