Was passiert eigentlich, wenn man Materie immer weiter zusammendrückt? Stellen wir uns kurz vor, wir drücken die Erde so weit zusammen, dass sie nur noch halb so groß ist? Oder wir übertreiben sogar so weit, dass wir eine komplette Sonne auf eine Kugel mit einem Radius von 10 Kilometern zusammendrücken?
Klingt wahnwitzig? Ist es auch, aber das gibt es wirklich!
Diese Objekte nennt man Neutronensterne und sie entstehen, wenn schwere Sterne keinen “Treibstoff” mehr für die Kernfusion haben und unter ihrer eigenen Gravitation zusammenfallen. Ganz am Ende dieser Entwicklung steht dann ein Neutronenstern, der im Inneren dreimal so dicht ist wie ein normaler Atomkern.
Jetzt kann man natürlich diese Neutronensterne im Universum beobachten, das ist extrem spannend, aber sehr weit weg und auch nicht ganz unkompliziert. Nicht minder kompliziert, aber viel näher dran ist es, wenn die Neutronensterne in’s Labor geholt werden!
Hier setzt das CBM-Experiment an. CBM steht für Compressed Baryonic Matter und wird eine der wichtigsten wissenschaftlichen Säulen der zukünftigen Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR) in Darmstadt sein.
Ziel des CBM-Programms ist die Erforschung möglichst hoher Baryonendichten durch hochenergetische Kern-Kern-Kollisionen.
Baryonen sind in diesem Fall hauptsächlich Protonen und Neutronen, also die Bausteine von Atomkernen. Allgemein gesprochen sind Baryonen Teilchen, die aus 3 Quarks bestehen. Der Name kommt aus dem Altgriechischen, hier bedeutet “baryos” einfach nur “schwer”.
Indem man diese Baryonen beschleunigt und dann aufeinanderprallen lässt, kann die gesuchte hochkomprimierte Materie erzeugt werden, die sich auch im Inneren von Neutronensternen findet. Beim Aufprall entstehen bis zu 100 neue Teilchen, allerdings erfreuen sich nicht alle einer langen Lebensdauer und so zerfällt ein Großteil wieder in Teilchen und Antiteilchen. CBM ist aber gerade auf den Nachweis dieser entstandenen Teilchen spezialisiert und vermag sie einzufangen.
CBM untersucht nämlich die sogenannte Zustandsgleichung von Kernmaterie. Die Zustandsgleichung gibt an, wie sich etwas verhält, wenn man Druck ausübt oder es erhitzt. Ein solches Verhalten kennen wir beispielsweise von Wasser, das bei hoher Temperatur gasförmig und bei niedriger Temperatur fest wird. Das Bild zeigt ein ungefähres Phasendiagramm.
