Ein internationales Team von Forscherinnen und Forschern, darunter Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Helmholtz Forschungsakademie Hessen für FAIR, hat erfolgreich den lange gesuchten Sauerstoff-Atomkern 28O erzeugt und nachgewiesen. Dieses bahnbrechende Experiment fand am RIKEN-Forschungszentrum in Japan statt und war eng mit dem Einsatz des NeuLAND-Neutronendetektors verbunden, der für das zukünftige Beschleunigerzentrum FAIR in Darmstadt entwickelt wurde.
Die Erzeugung des 28O-Kerns erfolgte durch Kollisionen von beschleunigten Ionen des radioaktiven Fluor-Isotops 29F mit einem Wasserstoff-Target, wobei ein Proton aus dem Fluor-Isotop herausgeschossen wurde. Der entscheidende Moment bestand darin, den Zerfall des 28O-Kerns in 24O und vier Neutronen nachzuweisen. Dies wurde erstmals ermöglicht durch den Einsatz des NeuLAND-Neutronendetektors, der die Neutronen in Koinzidenz mit dem geladenen Restkern messen konnte.
Warum ist dies von Bedeutung? Der stabile Sauerstoff, den wir aus unserem Alltag kennen, besteht aus acht Protonen und acht Neutronen. Der neu entdeckte 28O-Kern hingegen weist acht Protonen, aber 20 Neutronen auf. Das Verständnis der Eigenschaften solcher extrem neutronenreicher Kerne ist von großer Relevanz für die Weiterentwicklung der Kerntheorien und die Erforschung von neutronenreicher Kernmaterie, die in verschiedenen astrophysikalischen Prozessen, wie der Entstehung schwerer Elemente bei Neutronenstern-Kollisionen, eine entscheidende Rolle spielt.
Die Ergebnisse dieses Experiments wurden in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht und verdeutlichen die Bedeutung von internationaler Zusammenarbeit und moderner Forschungseinrichtungen wie dem NeuLAND-Neutronendetektor für die Erforschung fundamentaler Fragen der Kernphysik.
Wie nahezu immer wird Spitzenforschung in nationalen und internationalen Teams betrieben.
Neben der GSI und HFHF sind viele deutsche Universitäten maßgeblich an der Entwicklung und dem Bau des R3B-NeuLAND-Detektors beteiligt. Zugleich wurde das Experiment über den Sonderforschungsbereich SFB 1245 "Atomkerne: Von fundamentalen Wechselwirkungen zu Struktur und Sternen" an der TU Darmstadt finanziert.
„NeuLAND wird bei GSI/FAIR entwickelt und unter Beteiligung deutscher Universitätsgruppen für das R3B-Experiment an der FAIR-Anlage gebaut. Für die aktuelle Messung haben wir den Detektor nach Japan zum RIKEN geflogen und vor Ort wieder in Betrieb genommen“, erläutert Professor Thomas Aumann, der bei GSI/FAIR die Forschungsabteilung Kernreaktionen leitet und Geschäftsführender Direktor der HFHF ist. „Für die Durchführung war ein außerordentlicher Aufwand notwendig, bei dem die Darmstädter Gruppen bei GSI/FAIR und an der TU Darmstadt einen zentralen Beitrag geleistet haben.“
Diese Entdeckung markiert zweifellos einen bedeutenden Fortschritt in der Schwerionenforschung und wird unser Verständnis von atomaren Strukturen und Prozessen in extrem neutronenreichen Kernen weiter vertiefen.
Man darf gespannt sein welchen Kern die Forscherinnen und Forscher HFHF als nächstes mit entdecken.
