Wie Elemente in Sternen entstehen

12. Juni 2016, 17:26
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Claudia Lederer simuliert im Labor Kernreaktionen, wie sie in Sternen stattfinden

Von der Antike bis ins Mittelalter herrschte die Auffassung vor, dass die Welt aus vier Elementen besteht: Erde, Wasser, Luft und Feuer. Erst im 17. Jahrhundert begann die Entdeckung der chemischen Elemente, die unser heutiges Wissenschaftsverständnis dominieren. Bisher sind 118 Elemente nachgewiesen worden.

Wie man weiß, wurden und werden alle Elemente von Kohlenstoff bis hin zu den schwersten, deren Atome also aus besonders vielen Nukliden bestehen, im Inneren von Sternen produziert. Die grundlegenden Mechanismen dabei sind schon länger bekannt, und dennoch gibt es noch viele offene Fragen.

Um mehr über die astrophysikalischen Szenarien, in denen Elemente im Universum entstehen, herauszufinden, ahmt die Physikerin Claudia Lederer Kernreaktionen, wie sie in Sternen stattfinden, im Labor nach. Kürzlich erhielt sie dafür einen renommierten Starting Grant des Europäischen Forschungsrats ERC.

Eine der Fragen, denen sie damit in den nächsten Jahren nachgehen will, ist, wie schwerere Elemente als Eisen produziert werden. "Wir wissen, dass diese Elemente durch das Einfangen von Neutronen, also neutralen Kernteilen, entstehen, aber wir wissen nicht, wo genau im Stern die Bedingungen herrschen, die diese Reaktionen erlauben." Um das herauszufinden, arbeitet Lederer an Experimenten, in denen das Einfangen von Neutronen im Labor gemessen wird.

Eine wichtige Forschungseinrichtung dafür ist das Kernforschungszentrum Cern. Die dortige Neutronenquelle n_TOF erlaubt derartige Messungen. Die Herausforderung für Lederer und ihr Team besteht nun darin, die Detektion zu verfeinern.

Eine andere offene Frage ist, warum manche Elemente, die sehr protonenreich sind, also sehr viele positiv geladene Kernteilchen besitzen, sehr viel häufiger auf der Erde vorhanden sind, als man sich derzeit erklären kann. "Dazu habe ich ein Experiment am Cern mit einem radioaktiven Teilchenstrahl", sagt Lederer.

Die 32-jährige gebürtige Salzburgerin startete ihre akademische Laufbahn mit einem Astronomie- und Physikstudium an der Universität Wien. 2012 promovierte sie in der Arbeitsgruppe Isotopenforschung. Der dortige Teilchenbeschleuniger, an dem sie schon als Studentin Experimente durchführen konnte, weckte ihr Interesse für die Kernphysik.

Nach einem zweijährigen Post-Doc-Aufenthalt an der Universität Frankfurt ist Lederer nun seit Februar 2014 an der schottischen Universität Edinburgh. Zunächst wurde sie dort durch ein Erwin-Schrödinger-Stipendium des österreichischen Wissenschaftsfonds FWF gefördert, es folgte das britische Ernest Rutherford Fellowship und der ERC-Grant. Dass die Universität Edinburgh ihr nun auch eine permanente Stelle angeboten hat, freut Lederer sehr: "Es ist zwar immer schön, in eine neue Stadt zu ziehen, aber irgendwann ist es dann auch gut, wenn man weiß, dass man nicht mehr alle zwei, drei Jahre umziehen muss."

Wenn neben der Wissenschaft Zeit bleibt, trainiert Lederer Karate, seit sie in Schottland lebt, hat sie auch mit Golf begonnen. Zudem spielt sie seit ihrer Kindheit Klavier, momentan "nur auf einem E-Piano". Doch im Zuge der Einrichtung des neuen Hauses soll ein "richtiges Klavier" her. (Tanja Traxler, 8.6.2016)

  • Die Physikerin Claudia Lederer wird durch den Europäischen Forschungsrat ERC gefördert.
    foto: privat

    Die Physikerin Claudia Lederer wird durch den Europäischen Forschungsrat ERC gefördert.

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