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Elemententstehung

Experiment unter Urknall-Bedingungen bestätigt Lithium-Problem

Tief unter der Erde versuchte ein internationales Team von Physikern die Entstehung von Lithium-6 nachzustellen. Dem Leichtmetall wird eine besondere Bedeutung hinsichtlich der Entstehung des Universums beigemessen. Das Team des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) konnte nun erstmals die Theorie zur Lithiumentstehung wie kurz nach dem Urknall bestätigen.

Gran Sasso (Italien). Um die Entstehung von Lithium unter möglichst idealen Bedingungen zu erforschen, bauten die Wissenschaftler ihr Experiment am Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics (LUNA) in der Region des italienischen Gran Sasso Bergmassivs auf. Zu der internationalen Forschergemeinschaft gehörten auch der deutsche Forscher Michael Anders, der bereits an der technischen Universität Dresden und am HZDR promovierte. Das Forschungslabor liegt in über 1.400 Metern Tiefe und wird durch einen Bleimantel vor der störenden kosmischen Strahlungen geschützt. Dank dieser Abschirmung konnten die Wissenschaftler ihre Forschungsarbeit unter idealen Bedingungen durchführen: Im Versuch wurden Heliumkerne auf Deuterium (natürliches Isotop von Wasserstoff) abgeschossen. So sollte ein vergleichbares Energieaufkommen wie dem beim Urknall nachgestellt werden.

Bestätigung bisheriger Probleme zur Konzentration von Lithium

Die Theorie der beim Urknall beteiligten Elemente besagt, das Lithium neben Wasserstoff und Helium bereits vor der Sternentstehung vorhanden war, und zwar durch die ersten chemischen Reaktionen von Helium und Wasserstoff. Dieser Zeitpunkt der Elementarentwicklung wird mit der primordialen Nukleosynthese beschrieben, also der Elemententstehung beim Urknall. Demnach müsste das Lithium in großer Konzentration im Universum vorkommen, was mit den bisherigen Beobachtungen so nicht vereinbart werden kann. Bisherige Theorien ergeben einen konkreten Widerspruch. Die jetzigen Untersuchungen im LUNA bestätigen dieses Problem auf Basis der primordialen Nukleosynthese.

Fortsetzung der Forschungen in Dresden geplant

Trotz der nun erfolgten Erkenntnisse gibt es weitere Unklarheiten was das Vorkommen von Lithium-6 und Lithium-7 hinsichtlich unterschiedlicher Konzentrationen im Universum betrifft. Für weitere Forschungen soll in Dresden ein ähnliches Forschungslabor eingerichtet werden. Dafür bietet ein alter Brauereikeller dank fast 50 Metern dicken Felsgesteins die nötige Abschirmung. Neben den passenden geologischen Voraussetzungen soll die eingesetzte Technik zum Beispiel, die eines zwölfmal so starken Teilchenbeschleuniger zu einer Erweiterung der Forschungen und Experimente der Astrophysik führen.

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