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Thema: Nukleosynthese: Der Elemententstehung auf der Spur

  1. #1

    Standard Nukleosynthese: Der Elemententstehung auf der Spur

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    Die schweren Elemente im All dürften allen bei extrem energiereichen Prozessen entstanden sein. Die besten Kandidaten sind die Explosion eines Sterns in einer Supernova und die Kollision zweier Neutronensterne. Experimentell lassen sich diese Theorien aber bislang nicht belegen. Jetzt glauben Physiker bei der Untersuchung der Elemententstehung einen wichtigen Schritt vorangekommen zu sein. (30. März 2016)

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  2. #2
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    nicht direkt auf den Red.-text bezogen, aber m.E. doch zum Fadenthema passend eine Frage:

    "Eisen" soll das kernphysikalisch stabilste Element sein, d.h. bei der Fusion leichtere Kerne zu Eisen wird Energie frei, und bei der Spaltung schwerer Kerne ebenfalls (hoffe, das stimmt so einigermaßen).

    Dann die Frage: Warum wurde bei der "primordialen Nukleosynthese" nicht gleich hauptsächlich Eisen erzeugt - mit Anteilen leichterer und schwererer Elemente?

    In der Wiki-Diskussion zum Art. "Primordialen Nukleosynthese" fand ich folgende Bemerkungen:

    [Statement]:
    Sie dauerte nur etwa 3 Minuten; danach fielen Temperatur und Dichte des Universums unter die kritischen Werte, die für die Kernfusion nötig sind. Die kurze Zeitdauer erklärt zum einen, warum sich schwerere Elemente nicht schon beim Urknall gebildet haben und zum anderen, warum reaktive leichte Elemente wie Deuterium übrig bleiben konnten.

    [Reaktion]:
    - Mit der Zeit hat das nix zutun!!! Oder meint jemand, dass größere Atome länger brauchen um gebildet zu werden? Schwerere haben sich nicht gebildet, weil es keine stabilen Kerne mit der Massenzahl 5 gibt. Man braucht einfach andere Prozesse. 3 Minuten? Von wann bis wann war denn das? ;-) Man sollte das Verhältnis von Helium zu Wasserstoff über den Zerfall von Neutronen erklären...

    https://de.wikipedia.org/wiki/Diskus...Nukleosynthese

    was wäre dazu zu sagen?

    Danke für Antworten!

  3. #3
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    Was soll ich sagen? Die Eckdaten sind gegeben, was möchtest Du also hören?
    Niemand war dabei, niemand kann es mit Sicherheit sagen. Aber zu behaupten andere Elemente , als H, He und Li wurden bereits beim UK erzeugt, ist GDM. Da hilft auch Deine Annahme einer irrsinnig langen Zeit von 3 Minuten nichts. GDM schließt aus, das es anders war.

  4. #4
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    ich verstehe deine antwort ehrlich gesagt überhaupt nicht. Ich für mich behaupte überhaupt nichts. (die 3 Minuten stammen aus dem Wiki-Statement).

    Es gibt - soweit ich weiß - die Annahme, daß in der sog. "primordialen Nukleosynthese" hauptsächlich Wasserstoff und einige weitere leichte Element entstanden sind. Ich frage nun, wie es kommt, daß nicht hauptsächlich Eisen (als kernphysikalisch stabilstes Element) entstanden ist. Die Theorie wird doch für ihre Annahme Gründe haben. Wäre nett, wenn jemand diese Gründe etwas erläutern könnte. (Ich behaupte doch nicht es wäre tatsächlich Eisen entstanden, ich wüßte nur gern die Gründe für die gängige Annahme).

  5. #5
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    Entschuldige bitte zabki. Das lag nicht in meiner Absicht. Ich wollte damit nur sagen, das die allgemeine Theorie nur 3 Elemente erlaubt. Eisen kommt darin also zwangsläufig nicht vor. Da jedoch niemand bei der Entstehung des Universums zugegen war, können wir nicht wissen, ob die absens von Eisen bei dem extrem hohen Druck aus einer Singularität, den wirklichen Gegebenheiten entspricht. Es erscheint unlogisch, aber GDM-Regeln geben es nun einmal so vor.

  6. #6
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    Hallo zabki,

    Zitat Zitat von zabki Beitrag anzeigen
    was wäre dazu zu sagen?
    deine Frage sprengt den Rahmen einer Enzyklopädie, weil man zur Beantwortung Spezialkenntnisse aus der Kernphysik benötigt. Vielleicht hilft ja dieser Hinweis bei der Suche nach mehr Informationen.
    Freundliche Grüße, B.

  7. #7
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    Hallo zabki,

    Ich frage nun, wie es kommt, daß nicht hauptsächlich Eisen (als kernphysikalisch stabilstes Element) entstanden ist.
    So weit ich es verstanden habe, hat sich die Dichte zu schnell zu rapide verringert, so dass die Bedingungen, unter denen im Tripel-Alpha-Prozess aus drei Helium-Kernen Kohlenstoffkerne hätten entstehen können, nicht lange genug vorhanden gewesen sind, während in Roten Riesen dieser Prozess über mehrere Millionen Jahre bis mehrere Hundert Millionen Jahre ablaufen kann, so dass nennenswerte Mengen an Kohlenstoff und Sauerstoff entstehen können. Da nach dem Urknall die Zeit nicht ausreichte, dass die Kohlenstoffsynthese anlaufen konnte, waren weitere Fusionsschritte bis zum Eisen von vornherein verbaut.
    Geändert von Mahananda (28.04.2018 um 21:10 Uhr) Grund: Satzkonstruktion korrigiert.

  8. #8
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    Es gibt zwei Engstellen, die die Enstehung schwerer Elemente verhindern.
    Erstens ist Deuterium bei hohen Temperaturen instabil. Es hat also einige Zeit gedauert, bis man aus Deuterium Helium erbrüten konnte.
    Zweitens: Wenn du aus Helium schwere Elemente bilden willst, musst du als Zwischenschritt entweder zwei Heliumkerne verschmelzen oder ein Baryon an einen Heliumkern anlagern. Beides geht, aber in beiden Fällen zerfallen die Produkte in kürzester Zeit wieder. Deswegen stoppt hier die Reaktionskette. Die Zerfallsprodukte findet man noch im Urplasma, aber eben nichts schwereres.
    Schwere Elemente werden in Sternen erbrütet, über p-p und Triple Alpha, wie Mahananda sagte. Dort ist die Dichte höher, und vor allem genügend Zeit vorhanden - ein Stern erzeugt pro Masse nicht mehr Wärmeleistung als ein Komposthaufen, das dauert also. Das geht im Endstadium bis hin zu besagtem Eisen. Noch schwerere Elemente kriegt man in Supernovaexplosionen, wo genügend Energie vorhanden ist, um auch endotherme Reaktionen zu speisen.
    Geändert von Ich (28.04.2018 um 23:16 Uhr)

  9. #9
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    ich entnehme den Antworten, daß überhaupt die Bildung schwererer Elemente quasi Schritt für Schritt vor sich gehen muß. Das war mir schonmal nicht klar. Also daß sogleich aus Einzelprotonen und Neutronen auch schwerere Kerne gebildet werden (bis Eisen), das scheint nicht zu gehen.
    Geändert von zabki (28.04.2018 um 23:56 Uhr)

  10. #10
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    Zitat Zitat von Ich Beitrag anzeigen
    Es gibt zwei Engstellen, die die Enstehung schwerer Elemente verhindern.
    Erstens ist Deuterium bei hohen Temperaturen instabil. Es hat also einige Zeit gedauert, bis man aus Deuterium Helium erbrüten konnte.
    Zweitens: Wenn du aus Helium schwere Elemente bilden willst, musst du als Zwischenschritt entweder zwei Heliumkerne verschmelzen oder ein Baryon an einen Heliumkern anlagern. Beides geht, aber in beiden Fällen zerfallen die Produkte in kürzester Zeit wieder. Deswegen stoppt hier die Reaktionskette. Die Zerfallsprodukte findet man noch im Urplasma, aber eben nichts schwereres.
    Ist das so zu verstehen, das, wenn ich kein Neutron habe, können zwei Protonen keine stabile Bindung eingehen können, auch wenn sie genügend Energie hatten, um die Coulombgrenze zu überwinden? Aber außer dem Helium mit je 2 Protonen und Neutronen, gibt es ja auch welches, mit nur einem Neutron. Da müßte bei der Fusion doch ein leichter Wasserstoffkern involviert gewesen sein. Wann und wie ist das entstanden und warum zerfällt es nicht?
    Was passiert mit Deuterium bei hohen Temperaturen? Verliert es nur das Neutron und wird so zu leichtem Wasserstoff, oder gehen auch Elektron und Proton wieder getrennte Wege? Wenn das aber so ist, dann war nach dem Urknall quasi ein ständiges kommen und gehen von Deuterium der Fall, bzw. wann und wie deuteriumisierten die 3 Freunde PNE überhaupt? Ich glaube, ich habe gerade eine furchtbar weiche Birne. Denn ich verheddere mich völlig. Ich hoffe Du kannst Licht ins dunkle Hirn bringen.
    Zitat Zitat von Ich Beitrag anzeigen
    Schwere Elemente werden in Sternen erbrütet, über p-p und Triple Alpha, wie Mahananda sagte. Dort ist die Dichte höher, und vor allem genügend Zeit vorhanden - ein Stern erzeugt pro Masse nicht mehr Wärmeleistung als ein Komposthaufen, das dauert also. Das geht im Endstadium bis hin zu besagtem Eisen. Noch schwerere Elemente kriegt man in Supernovaexplosionen, wo genügend Energie vorhanden ist, um auch endotherme Reaktionen zu speisen.
    In Supernovae wird mehr Energie freigesetzt, als beim Urknall? Im Urknall gab es nicht ausreichend Energie um endotherme Fusionen mit Energie versorgen zu können? Oder wo liegt mein Denkfehler?

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