Wie entstehen Superschwere Elemente in einer Supernova?



  • Die Kernfusion geht ja, laut heutigem Wissen nur bis zum Eisen.
    Die Kernspaltung spaltet Atome nur, dadurch entstehen also auch keine Superschweren Elemente wenn man z.B. versuchen würde ein Eisenatom zu spalten.

    D.h. man geht momentan davon aus, daß die Superschweren Elemente, also alles was nach dem Eisen kommt, z.B. Gold, Platin, Kupfer, Blei etc. durch eine Supernova
    entsteht.
    Aber wie genau entsteht es dort in der Supernova?

    Ist es etwa Neutronenbeschuß?



  • goooooooooooooooooooooogle!!! 😃

    Schwerere Elemente entstehen im Universum durch Kernreaktionen in den Sternen (meist durch Kernfusion). Am Anfang der Kosmochemie steht daher der Wasserstoff mit einer relativen Atommasse von ca. 1,0 u (ein Proton). In Hauptreihen-Sternen, wie unserer Sonne, verschmelzen unter hoher Temperatur (mehrere Millionen Grad Celsius) und hohem Druck z. B. vier Wasserstoffatomkerne über mehrere Zwischenstufen zu einem Heliumatomkern (relative Atommasse ca. 4,0 u). Dieser ist ein wenig leichter als die vier Protonen zusammen, die Massendifferenz wird als Energie frei.

    Die Fusion geht auf diese Art (Atome mit geringerer Protonenzahl und relativer Atommasse verschmelzen zu höheren unter Abgabe von Energie) in den meisten Sternen bis zum Kohlenstoff, in massereichen bis zum Eisen weiter. Die Energieausbeute wird dabei immer geringer. Eisen ist der am dichtesten gepackte Atomkern, bei Fusionsreaktionen darüber hinaus wird Energie verbraucht anstatt freigesetzt.

    Schwerere Elemente als Eisen entstehen in Sternen am Ende ihrer Lebensdauer. Dabei fangen Atomkerne Neutronen ein und werden so in Elemente höherer Ordnungszahl umgewandelt. Dies geschieht im sogenannten s-Prozess (bei massearmen Sternen) oder im r-Prozess (bei massereichen Sternen während einer Supernova).

    gooooooooooooooooooooooooooooogle!!! 😃



  • Physik Newbie schrieb:

    Die Kernfusion geht ja, laut heutigem Wissen nur bis zum Eisen.

    Nein. Nur bis Eisen liefert die Fusion Energie, bei schwereren Elementen müsste man Energie noch zusätzlich mit reinstecken. Diese zusätzliche Energie ist es auch die beim spalten freiwird. Des ist ne gewisse Symmetrie. Bis Eisen liefert Fusion Energie und Spalten würde zusätzliche Energie erfordern und ab Eisen ist es umgekehrt, da liefert spalten Energie und Fusion benötigt Energiezufuhr.

    Normal verbrennen Sterne ja hauptsächlich Wasserstoff zu Helium, da das aus Energiesicht das ökonomischste ist. Nur wenn sie zum Ende ihrer Lebzeit den Wasserstoff aufgebraucht haben überwiegt dann die Helium Fusion usw. Insgesamt nehmen die Fusioen der höherwertigen Elemente zu und da passiert es auch das niederwertige Elemente zu Elementen viel schwerer als Eisen fusioniert werden, Energie durch die restlichen Fusionsreaktionen gibts ja noch zu genüge.

    Durch das Nachlassen der Wasserstoff und Heliumverbrennung nimmt der Innendruck des Sterns ab und der Strahlungsdruck kann nicht mehr der Schwerkraft entgegenwirken und der Stern fällt in sich zusammen. Durch die eh schon mit schwereren Elementen angereicherte Masse entstehen im Zentrum noch extremere Bedingungen und dadurch können noch schwerere Elemente erzeugt werden.

    Wenn der ganze Stern dann kollabiert und die restliche Atmosphäre wegbläst, werden natürlich auch die schweren Elemente ins All geblasen und so kommen die schweren Elemente auf die Welt 🙂

    Ist es etwa Neutronenbeschuß?

    Was konkret für Fusionsreaktionen stattfinden hab ich ja außer acht gelassen. Die Neutronen sind ja auch nur eine Art Energielieferant für die Reaktionen, genauso liefert aber auch der Druck und damit verbundenen riesigen Temperaturen nen Großteil der Energie. Im Prinzip dürfte aber unter so extremen Bedingungen so ziemlich alles was an Teilchen bekannt ist irgendwie entstehen.



  • Wie D schon schreibt, ist die hauptsaechliche Reaktion der Neutroneneinfang. Haelt sich ein einzelnes Neutron im Bereich eines Atomkerns auf, so besteht eine gewisse (aber recht geringe) Wahrscheinlichkeit, dass das Neutron im Kern mit eingebaut wird, wenn die Energiebilanz danach stimmt. Da bei Elementen ueber Eisen die Ruhemasse eines Kerns und eines Neutrons geringer ist als die Ruhemasse des entstehenden kombinierten Kerns, ist zusaetzliche Energie in Form von kinetischer Energie vonnoeten. Kinetische Energie bedeutet aber Bewegung der beiden Reaktionspartner zueinander und damit eine noch geringere Wahrscheinlichkeit, dass das Neutron ueberhaupt mit dem Kern ueberlappt.
    Deshalb gibts nur in Supernovae eine genuegend hohe Energiedichte und genuegend hohen Druck um genuegend Kerne und Neutronen zu extrem schweren Elementen verschmelzen zu lassen.
    Der Neutroneinfang ist nicht das einzige, was dort passiert: schwere Kerne mit vielen neutronen sind instabil, und es gibt zwei Zerfallsmoeglichkeiten: a) Zerfall der Kerne in kleinere Kerne und Neutronen (also das Inverse zum eben besprichenen); b) der β-Zerfall, wo ein Neutron in ein Proton, ein Elektron und ein anti-Elektron-Neutrino zerfaellt. Von den Massen her ist der zerfallene Zustand zwar energetisch weniger guenstig als der des Neutrons, allerdings wird die Differenz durch die Bindungsenergie des Protons im Kern wieder wettgemacht.
    Anders als man das bei Talla vielleicht rauslesen kann, werden die Elemente schwerer als Eisen nicht schon vor der Supernova erzeugt sondern erst im Stadium des Kollaps.



  • Ok, danke an alle, das beantwortet einiges.

    Eine neu aufgekommene Frage habe ich jetzt aber noch:

    pumuckl schrieb:

    Da bei Elementen ueber Eisen die Ruhemasse eines Kerns und eines Neutrons geringer ist als die Ruhemasse des entstehenden kombinierten Kerns, ist zusaetzliche Energie in Form von kinetischer Energie vonnoeten. Kinetische Energie bedeutet aber Bewegung der beiden Reaktionspartner zueinander und damit eine noch geringere Wahrscheinlichkeit, dass das Neutron ueberhaupt mit dem Kern ueberlappt.

    Was passiert eigentlich mit einem Neutron, daß aus einem Fusions oder Spaltprozess enstanden ist, wenn man dieses abremst.
    Dann hat es ja nicht mehr genug kinetische Energie um von anderen Atomen eingefangen zu werden, weil die Energiebilanz dann ja nicht stimmt.

    Könnte man so gesehen durch abremsen also nicht einfach einen Neutronenklumpen basteln?



  • D schrieb:

    ... Schwerere Elemente als Eisen entstehen in Sternen am Ende ihrer Lebensdauer. Dabei fangen Atomkerne Neutronen ein und werden so in Elemente höherer Ordnungszahl umgewandelt. Dies geschieht im sogenannten s-Prozess (bei massearmen Sternen) oder im r-Prozess (bei massereichen Sternen während einer Supernova).

    gooooooooooooooooooooooooooooogle!!! 😃

    Und Recht hat er! 🙄
    http://www.google.de/search?q=r-Prozess+Fusion&sourceid=navclient-ff&ie=UTF-8&rlz=1B3GGGL_deDE248DE250&aq=t
    http://qgp.uni-muenster.de/~jowessel/pages/teaching/ss04/seminar/heil.ppt


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