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Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthe se Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthes e Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

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Page 1: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen

Kernsynthese

Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu ProtonVerhaumlltnis NnNp

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

V Zusammenfassung

Uumlberblick

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IEinfuumlhrung

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

V Zusammen-fassung

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

73 23 4

Vakuumenergie

Dunkle Materie

Baryonische Materie

Struktur der Masseim Universum

90

10

Interstellares Gas

Sterne

Struktur derBaryonischen Materie

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

73 23 4

Vakuumenergie

Dunkle Materie

Baryonische Materie

Struktur der Masseim Universum

90

10

Interstellares Gas

Sterne

Struktur derBaryonischen Materie

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

73 23 4

Vakuumenergie

Dunkle Materie

Baryonische Materie

Haumlufigkeitsverteilung der Elemente

75

lt 1

24

WasserstoffHeliumschwerer als Helium

Elementhaumlufigkeiten

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

73 23 4

Vakuumenergie

Dunkle Materie

Baryonische Materie

75

124

Wasserstoff

Helium

schwerer als Helium

75

lt 1

24

WasserstoffHeliumschwerer als Helium

Haumlufigkeitsverteilung der Elemente

Elementhaumlufigkeiten

75

lt 1

24

Wasserstoff

Helium

schwerer alsHelium

Prezesse der ElementesyntheseI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Spallations-

prozesse

6Li 9Be 10B 11B

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Primordiale

Kernsynthese

H He

75

124

Wasserstoff

Helium

schwerer als Helium

Prezesse der Elementesynthese

Primordiale

Kernsynthese

H He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDer zeitliche Rahmen

- 10-6s 1012K kT=100MeV Nn Np asymp 1

Phasenuumlbergang Quark-Gluonen-Plasma rarr Nukleonen

- 1s 1010K kT=1MeV Nn Np asymp 16

Neutrinos entkoppeln von Materie n und p verlassen th Glgw

- 1-3 min 3 bis 1x109K kT=300 bis 100keV Nn Np asymp 17

Hauptphase der primordialen Kernsynthese

1s 30min

Primordiale Kernsynthese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt die Boltzmannverteilung

kT

E

~ eHaumlufigkeit

MeVmmm pn 291 c) ( c mit 22

e

e

e NN

2

2

2

c

c

c

pnkT

m

kT

m

kT

m

p

n

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

ese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Proton zu Neutron

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

eseNach der primordialen Kernsynthese

sind praktische alle Neutronen in 4He gebunden

Das Verhaumlltnis NnNp hat seinen end- guumlltigen Wert 8812 angenommen

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIIPrimordiale

Kernsynthese

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Die Nuklidkarte

N

Z

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

Die Nuklidkarte

N

Z

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDie 12 fundamentalen

Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Die Nuklidkarte

n rarr p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

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Kernsynthese

7Be + n rarr 7Li + p

t + d rarr 4He + n

3He + n rarr t + p

d + d rarr t + p

3He + d rarr 4He + p

n rarr pn rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

t + rarr 7Li

3He + rarr 7Be

7Li + p rarr 4He +

Die 12 fundamentalen Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

3He + d rarr 4He + p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

A=5

A=8

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 2: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu ProtonVerhaumlltnis NnNp

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

V Zusammenfassung

Uumlberblick

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IEinfuumlhrung

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

V Zusammen-fassung

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

73 23 4

Vakuumenergie

Dunkle Materie

Baryonische Materie

Struktur der Masseim Universum

90

10

Interstellares Gas

Sterne

Struktur derBaryonischen Materie

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

73 23 4

Vakuumenergie

Dunkle Materie

Baryonische Materie

Struktur der Masseim Universum

90

10

Interstellares Gas

Sterne

Struktur derBaryonischen Materie

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

73 23 4

Vakuumenergie

Dunkle Materie

Baryonische Materie

Haumlufigkeitsverteilung der Elemente

75

lt 1

24

WasserstoffHeliumschwerer als Helium

Elementhaumlufigkeiten

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

73 23 4

Vakuumenergie

Dunkle Materie

Baryonische Materie

75

124

Wasserstoff

Helium

schwerer als Helium

75

lt 1

24

WasserstoffHeliumschwerer als Helium

Haumlufigkeitsverteilung der Elemente

Elementhaumlufigkeiten

75

lt 1

24

Wasserstoff

Helium

schwerer alsHelium

Prezesse der ElementesyntheseI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Spallations-

prozesse

6Li 9Be 10B 11B

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Primordiale

Kernsynthese

H He

75

124

Wasserstoff

Helium

schwerer als Helium

Prezesse der Elementesynthese

Primordiale

Kernsynthese

H He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDer zeitliche Rahmen

- 10-6s 1012K kT=100MeV Nn Np asymp 1

Phasenuumlbergang Quark-Gluonen-Plasma rarr Nukleonen

- 1s 1010K kT=1MeV Nn Np asymp 16

Neutrinos entkoppeln von Materie n und p verlassen th Glgw

- 1-3 min 3 bis 1x109K kT=300 bis 100keV Nn Np asymp 17

Hauptphase der primordialen Kernsynthese

1s 30min

Primordiale Kernsynthese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt die Boltzmannverteilung

kT

E

~ eHaumlufigkeit

MeVmmm pn 291 c) ( c mit 22

e

e

e NN

2

2

2

c

c

c

pnkT

m

kT

m

kT

m

p

n

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

ese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Proton zu Neutron

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

eseNach der primordialen Kernsynthese

sind praktische alle Neutronen in 4He gebunden

Das Verhaumlltnis NnNp hat seinen end- guumlltigen Wert 8812 angenommen

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIIPrimordiale

Kernsynthese

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Die Nuklidkarte

N

Z

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

Die Nuklidkarte

N

Z

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDie 12 fundamentalen

Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Die Nuklidkarte

n rarr p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

7Be + n rarr 7Li + p

t + d rarr 4He + n

3He + n rarr t + p

d + d rarr t + p

3He + d rarr 4He + p

n rarr pn rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

t + rarr 7Li

3He + rarr 7Be

7Li + p rarr 4He +

Die 12 fundamentalen Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

3He + d rarr 4He + p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

A=5

A=8

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 3: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IEinfuumlhrung

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

V Zusammen-fassung

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

73 23 4

Vakuumenergie

Dunkle Materie

Baryonische Materie

Struktur der Masseim Universum

90

10

Interstellares Gas

Sterne

Struktur derBaryonischen Materie

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

73 23 4

Vakuumenergie

Dunkle Materie

Baryonische Materie

Struktur der Masseim Universum

90

10

Interstellares Gas

Sterne

Struktur derBaryonischen Materie

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

73 23 4

Vakuumenergie

Dunkle Materie

Baryonische Materie

Haumlufigkeitsverteilung der Elemente

75

lt 1

24

WasserstoffHeliumschwerer als Helium

Elementhaumlufigkeiten

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

73 23 4

Vakuumenergie

Dunkle Materie

Baryonische Materie

75

124

Wasserstoff

Helium

schwerer als Helium

75

lt 1

24

WasserstoffHeliumschwerer als Helium

Haumlufigkeitsverteilung der Elemente

Elementhaumlufigkeiten

75

lt 1

24

Wasserstoff

Helium

schwerer alsHelium

Prezesse der ElementesyntheseI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Spallations-

prozesse

6Li 9Be 10B 11B

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Primordiale

Kernsynthese

H He

75

124

Wasserstoff

Helium

schwerer als Helium

Prezesse der Elementesynthese

Primordiale

Kernsynthese

H He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDer zeitliche Rahmen

- 10-6s 1012K kT=100MeV Nn Np asymp 1

Phasenuumlbergang Quark-Gluonen-Plasma rarr Nukleonen

- 1s 1010K kT=1MeV Nn Np asymp 16

Neutrinos entkoppeln von Materie n und p verlassen th Glgw

- 1-3 min 3 bis 1x109K kT=300 bis 100keV Nn Np asymp 17

Hauptphase der primordialen Kernsynthese

1s 30min

Primordiale Kernsynthese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt die Boltzmannverteilung

kT

E

~ eHaumlufigkeit

MeVmmm pn 291 c) ( c mit 22

e

e

e NN

2

2

2

c

c

c

pnkT

m

kT

m

kT

m

p

n

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

ese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Proton zu Neutron

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

eseNach der primordialen Kernsynthese

sind praktische alle Neutronen in 4He gebunden

Das Verhaumlltnis NnNp hat seinen end- guumlltigen Wert 8812 angenommen

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIIPrimordiale

Kernsynthese

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Die Nuklidkarte

N

Z

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

Die Nuklidkarte

N

Z

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDie 12 fundamentalen

Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Die Nuklidkarte

n rarr p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

7Be + n rarr 7Li + p

t + d rarr 4He + n

3He + n rarr t + p

d + d rarr t + p

3He + d rarr 4He + p

n rarr pn rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

t + rarr 7Li

3He + rarr 7Be

7Li + p rarr 4He +

Die 12 fundamentalen Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

3He + d rarr 4He + p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

A=5

A=8

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

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ppHeHe

Hedp

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22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 4: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

73 23 4

Vakuumenergie

Dunkle Materie

Baryonische Materie

Struktur der Masseim Universum

90

10

Interstellares Gas

Sterne

Struktur derBaryonischen Materie

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

73 23 4

Vakuumenergie

Dunkle Materie

Baryonische Materie

Struktur der Masseim Universum

90

10

Interstellares Gas

Sterne

Struktur derBaryonischen Materie

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

73 23 4

Vakuumenergie

Dunkle Materie

Baryonische Materie

Haumlufigkeitsverteilung der Elemente

75

lt 1

24

WasserstoffHeliumschwerer als Helium

Elementhaumlufigkeiten

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

73 23 4

Vakuumenergie

Dunkle Materie

Baryonische Materie

75

124

Wasserstoff

Helium

schwerer als Helium

75

lt 1

24

WasserstoffHeliumschwerer als Helium

Haumlufigkeitsverteilung der Elemente

Elementhaumlufigkeiten

75

lt 1

24

Wasserstoff

Helium

schwerer alsHelium

Prezesse der ElementesyntheseI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Spallations-

prozesse

6Li 9Be 10B 11B

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Primordiale

Kernsynthese

H He

75

124

Wasserstoff

Helium

schwerer als Helium

Prezesse der Elementesynthese

Primordiale

Kernsynthese

H He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDer zeitliche Rahmen

- 10-6s 1012K kT=100MeV Nn Np asymp 1

Phasenuumlbergang Quark-Gluonen-Plasma rarr Nukleonen

- 1s 1010K kT=1MeV Nn Np asymp 16

Neutrinos entkoppeln von Materie n und p verlassen th Glgw

- 1-3 min 3 bis 1x109K kT=300 bis 100keV Nn Np asymp 17

Hauptphase der primordialen Kernsynthese

1s 30min

Primordiale Kernsynthese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt die Boltzmannverteilung

kT

E

~ eHaumlufigkeit

MeVmmm pn 291 c) ( c mit 22

e

e

e NN

2

2

2

c

c

c

pnkT

m

kT

m

kT

m

p

n

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

ese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Proton zu Neutron

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

eseNach der primordialen Kernsynthese

sind praktische alle Neutronen in 4He gebunden

Das Verhaumlltnis NnNp hat seinen end- guumlltigen Wert 8812 angenommen

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIIPrimordiale

Kernsynthese

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Die Nuklidkarte

N

Z

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

Die Nuklidkarte

N

Z

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDie 12 fundamentalen

Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Die Nuklidkarte

n rarr p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

7Be + n rarr 7Li + p

t + d rarr 4He + n

3He + n rarr t + p

d + d rarr t + p

3He + d rarr 4He + p

n rarr pn rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

t + rarr 7Li

3He + rarr 7Be

7Li + p rarr 4He +

Die 12 fundamentalen Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

3He + d rarr 4He + p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

A=5

A=8

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 5: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

73 23 4

Vakuumenergie

Dunkle Materie

Baryonische Materie

Struktur der Masseim Universum

90

10

Interstellares Gas

Sterne

Struktur derBaryonischen Materie

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

73 23 4

Vakuumenergie

Dunkle Materie

Baryonische Materie

Haumlufigkeitsverteilung der Elemente

75

lt 1

24

WasserstoffHeliumschwerer als Helium

Elementhaumlufigkeiten

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

73 23 4

Vakuumenergie

Dunkle Materie

Baryonische Materie

75

124

Wasserstoff

Helium

schwerer als Helium

75

lt 1

24

WasserstoffHeliumschwerer als Helium

Haumlufigkeitsverteilung der Elemente

Elementhaumlufigkeiten

75

lt 1

24

Wasserstoff

Helium

schwerer alsHelium

Prezesse der ElementesyntheseI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Spallations-

prozesse

6Li 9Be 10B 11B

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Primordiale

Kernsynthese

H He

75

124

Wasserstoff

Helium

schwerer als Helium

Prezesse der Elementesynthese

Primordiale

Kernsynthese

H He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDer zeitliche Rahmen

- 10-6s 1012K kT=100MeV Nn Np asymp 1

Phasenuumlbergang Quark-Gluonen-Plasma rarr Nukleonen

- 1s 1010K kT=1MeV Nn Np asymp 16

Neutrinos entkoppeln von Materie n und p verlassen th Glgw

- 1-3 min 3 bis 1x109K kT=300 bis 100keV Nn Np asymp 17

Hauptphase der primordialen Kernsynthese

1s 30min

Primordiale Kernsynthese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt die Boltzmannverteilung

kT

E

~ eHaumlufigkeit

MeVmmm pn 291 c) ( c mit 22

e

e

e NN

2

2

2

c

c

c

pnkT

m

kT

m

kT

m

p

n

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

ese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Proton zu Neutron

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

eseNach der primordialen Kernsynthese

sind praktische alle Neutronen in 4He gebunden

Das Verhaumlltnis NnNp hat seinen end- guumlltigen Wert 8812 angenommen

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIIPrimordiale

Kernsynthese

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Die Nuklidkarte

N

Z

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

Die Nuklidkarte

N

Z

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDie 12 fundamentalen

Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Die Nuklidkarte

n rarr p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

7Be + n rarr 7Li + p

t + d rarr 4He + n

3He + n rarr t + p

d + d rarr t + p

3He + d rarr 4He + p

n rarr pn rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

t + rarr 7Li

3He + rarr 7Be

7Li + p rarr 4He +

Die 12 fundamentalen Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

3He + d rarr 4He + p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

A=5

A=8

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 6: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

73 23 4

Vakuumenergie

Dunkle Materie

Baryonische Materie

Haumlufigkeitsverteilung der Elemente

75

lt 1

24

WasserstoffHeliumschwerer als Helium

Elementhaumlufigkeiten

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

73 23 4

Vakuumenergie

Dunkle Materie

Baryonische Materie

75

124

Wasserstoff

Helium

schwerer als Helium

75

lt 1

24

WasserstoffHeliumschwerer als Helium

Haumlufigkeitsverteilung der Elemente

Elementhaumlufigkeiten

75

lt 1

24

Wasserstoff

Helium

schwerer alsHelium

Prezesse der ElementesyntheseI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Spallations-

prozesse

6Li 9Be 10B 11B

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Primordiale

Kernsynthese

H He

75

124

Wasserstoff

Helium

schwerer als Helium

Prezesse der Elementesynthese

Primordiale

Kernsynthese

H He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDer zeitliche Rahmen

- 10-6s 1012K kT=100MeV Nn Np asymp 1

Phasenuumlbergang Quark-Gluonen-Plasma rarr Nukleonen

- 1s 1010K kT=1MeV Nn Np asymp 16

Neutrinos entkoppeln von Materie n und p verlassen th Glgw

- 1-3 min 3 bis 1x109K kT=300 bis 100keV Nn Np asymp 17

Hauptphase der primordialen Kernsynthese

1s 30min

Primordiale Kernsynthese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt die Boltzmannverteilung

kT

E

~ eHaumlufigkeit

MeVmmm pn 291 c) ( c mit 22

e

e

e NN

2

2

2

c

c

c

pnkT

m

kT

m

kT

m

p

n

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

ese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Proton zu Neutron

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

eseNach der primordialen Kernsynthese

sind praktische alle Neutronen in 4He gebunden

Das Verhaumlltnis NnNp hat seinen end- guumlltigen Wert 8812 angenommen

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIIPrimordiale

Kernsynthese

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Die Nuklidkarte

N

Z

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

Die Nuklidkarte

N

Z

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDie 12 fundamentalen

Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Die Nuklidkarte

n rarr p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

7Be + n rarr 7Li + p

t + d rarr 4He + n

3He + n rarr t + p

d + d rarr t + p

3He + d rarr 4He + p

n rarr pn rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

t + rarr 7Li

3He + rarr 7Be

7Li + p rarr 4He +

Die 12 fundamentalen Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

3He + d rarr 4He + p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

A=5

A=8

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 7: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

73 23 4

Vakuumenergie

Dunkle Materie

Baryonische Materie

75

124

Wasserstoff

Helium

schwerer als Helium

75

lt 1

24

WasserstoffHeliumschwerer als Helium

Haumlufigkeitsverteilung der Elemente

Elementhaumlufigkeiten

75

lt 1

24

Wasserstoff

Helium

schwerer alsHelium

Prezesse der ElementesyntheseI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Spallations-

prozesse

6Li 9Be 10B 11B

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Primordiale

Kernsynthese

H He

75

124

Wasserstoff

Helium

schwerer als Helium

Prezesse der Elementesynthese

Primordiale

Kernsynthese

H He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDer zeitliche Rahmen

- 10-6s 1012K kT=100MeV Nn Np asymp 1

Phasenuumlbergang Quark-Gluonen-Plasma rarr Nukleonen

- 1s 1010K kT=1MeV Nn Np asymp 16

Neutrinos entkoppeln von Materie n und p verlassen th Glgw

- 1-3 min 3 bis 1x109K kT=300 bis 100keV Nn Np asymp 17

Hauptphase der primordialen Kernsynthese

1s 30min

Primordiale Kernsynthese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt die Boltzmannverteilung

kT

E

~ eHaumlufigkeit

MeVmmm pn 291 c) ( c mit 22

e

e

e NN

2

2

2

c

c

c

pnkT

m

kT

m

kT

m

p

n

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

ese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Proton zu Neutron

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

eseNach der primordialen Kernsynthese

sind praktische alle Neutronen in 4He gebunden

Das Verhaumlltnis NnNp hat seinen end- guumlltigen Wert 8812 angenommen

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIIPrimordiale

Kernsynthese

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Die Nuklidkarte

N

Z

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

Die Nuklidkarte

N

Z

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDie 12 fundamentalen

Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Die Nuklidkarte

n rarr p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

7Be + n rarr 7Li + p

t + d rarr 4He + n

3He + n rarr t + p

d + d rarr t + p

3He + d rarr 4He + p

n rarr pn rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

t + rarr 7Li

3He + rarr 7Be

7Li + p rarr 4He +

Die 12 fundamentalen Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

3He + d rarr 4He + p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

A=5

A=8

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

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ee

ppHeHe

Hedp

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22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 8: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Spallations-

prozesse

6Li 9Be 10B 11B

Stellare Kernsynthese

Verbrennungs-phase

lt Pb bis Transurane

Supernova

Primordiale

Kernsynthese

H He

75

124

Wasserstoff

Helium

schwerer als Helium

Prezesse der Elementesynthese

Primordiale

Kernsynthese

H He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDer zeitliche Rahmen

- 10-6s 1012K kT=100MeV Nn Np asymp 1

Phasenuumlbergang Quark-Gluonen-Plasma rarr Nukleonen

- 1s 1010K kT=1MeV Nn Np asymp 16

Neutrinos entkoppeln von Materie n und p verlassen th Glgw

- 1-3 min 3 bis 1x109K kT=300 bis 100keV Nn Np asymp 17

Hauptphase der primordialen Kernsynthese

1s 30min

Primordiale Kernsynthese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt die Boltzmannverteilung

kT

E

~ eHaumlufigkeit

MeVmmm pn 291 c) ( c mit 22

e

e

e NN

2

2

2

c

c

c

pnkT

m

kT

m

kT

m

p

n

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

ese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Proton zu Neutron

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

eseNach der primordialen Kernsynthese

sind praktische alle Neutronen in 4He gebunden

Das Verhaumlltnis NnNp hat seinen end- guumlltigen Wert 8812 angenommen

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIIPrimordiale

Kernsynthese

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Die Nuklidkarte

N

Z

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

Die Nuklidkarte

N

Z

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDie 12 fundamentalen

Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Die Nuklidkarte

n rarr p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

7Be + n rarr 7Li + p

t + d rarr 4He + n

3He + n rarr t + p

d + d rarr t + p

3He + d rarr 4He + p

n rarr pn rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

t + rarr 7Li

3He + rarr 7Be

7Li + p rarr 4He +

Die 12 fundamentalen Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

3He + d rarr 4He + p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

A=5

A=8

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 9: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDer zeitliche Rahmen

- 10-6s 1012K kT=100MeV Nn Np asymp 1

Phasenuumlbergang Quark-Gluonen-Plasma rarr Nukleonen

- 1s 1010K kT=1MeV Nn Np asymp 16

Neutrinos entkoppeln von Materie n und p verlassen th Glgw

- 1-3 min 3 bis 1x109K kT=300 bis 100keV Nn Np asymp 17

Hauptphase der primordialen Kernsynthese

1s 30min

Primordiale Kernsynthese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Struktur der Masse im Universsum

2 Haumlufigkeitsver-teilung der Elemente

3 Prozesse der Elementsynthese

4 Der zeitliche Rahmen

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt die Boltzmannverteilung

kT

E

~ eHaumlufigkeit

MeVmmm pn 291 c) ( c mit 22

e

e

e NN

2

2

2

c

c

c

pnkT

m

kT

m

kT

m

p

n

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

ese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Proton zu Neutron

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

eseNach der primordialen Kernsynthese

sind praktische alle Neutronen in 4He gebunden

Das Verhaumlltnis NnNp hat seinen end- guumlltigen Wert 8812 angenommen

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIIPrimordiale

Kernsynthese

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Die Nuklidkarte

N

Z

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

Die Nuklidkarte

N

Z

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDie 12 fundamentalen

Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Die Nuklidkarte

n rarr p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

7Be + n rarr 7Li + p

t + d rarr 4He + n

3He + n rarr t + p

d + d rarr t + p

3He + d rarr 4He + p

n rarr pn rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

t + rarr 7Li

3He + rarr 7Be

7Li + p rarr 4He +

Die 12 fundamentalen Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

3He + d rarr 4He + p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

A=5

A=8

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 10: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt die Boltzmannverteilung

kT

E

~ eHaumlufigkeit

MeVmmm pn 291 c) ( c mit 22

e

e

e NN

2

2

2

c

c

c

pnkT

m

kT

m

kT

m

p

n

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

ese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Proton zu Neutron

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

eseNach der primordialen Kernsynthese

sind praktische alle Neutronen in 4He gebunden

Das Verhaumlltnis NnNp hat seinen end- guumlltigen Wert 8812 angenommen

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIIPrimordiale

Kernsynthese

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Die Nuklidkarte

N

Z

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

Die Nuklidkarte

N

Z

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDie 12 fundamentalen

Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Die Nuklidkarte

n rarr p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

7Be + n rarr 7Li + p

t + d rarr 4He + n

3He + n rarr t + p

d + d rarr t + p

3He + d rarr 4He + p

n rarr pn rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

t + rarr 7Li

3He + rarr 7Be

7Li + p rarr 4He +

Die 12 fundamentalen Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

3He + d rarr 4He + p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

A=5

A=8

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 11: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt die Boltzmannverteilung

kT

E

~ eHaumlufigkeit

MeVmmm pn 291 c) ( c mit 22

e

e

e NN

2

2

2

c

c

c

pnkT

m

kT

m

kT

m

p

n

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

ese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Proton zu Neutron

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

eseNach der primordialen Kernsynthese

sind praktische alle Neutronen in 4He gebunden

Das Verhaumlltnis NnNp hat seinen end- guumlltigen Wert 8812 angenommen

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIIPrimordiale

Kernsynthese

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Die Nuklidkarte

N

Z

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

Die Nuklidkarte

N

Z

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDie 12 fundamentalen

Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Die Nuklidkarte

n rarr p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

7Be + n rarr 7Li + p

t + d rarr 4He + n

3He + n rarr t + p

d + d rarr t + p

3He + d rarr 4He + p

n rarr pn rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

t + rarr 7Li

3He + rarr 7Be

7Li + p rarr 4He +

Die 12 fundamentalen Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

3He + d rarr 4He + p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

A=5

A=8

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 12: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

ese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Proton zu Neutron

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

eseNach der primordialen Kernsynthese

sind praktische alle Neutronen in 4He gebunden

Das Verhaumlltnis NnNp hat seinen end- guumlltigen Wert 8812 angenommen

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIIPrimordiale

Kernsynthese

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Die Nuklidkarte

N

Z

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

Die Nuklidkarte

N

Z

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDie 12 fundamentalen

Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Die Nuklidkarte

n rarr p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

7Be + n rarr 7Li + p

t + d rarr 4He + n

3He + n rarr t + p

d + d rarr t + p

3He + d rarr 4He + p

n rarr pn rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

t + rarr 7Li

3He + rarr 7Be

7Li + p rarr 4He +

Die 12 fundamentalen Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

3He + d rarr 4He + p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

A=5

A=8

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 13: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Im thermodynamischen Gleichgewicht gilt kT

MeV291

pn e NN

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

ese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Proton zu Neutron

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

eseNach der primordialen Kernsynthese

sind praktische alle Neutronen in 4He gebunden

Das Verhaumlltnis NnNp hat seinen end- guumlltigen Wert 8812 angenommen

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIIPrimordiale

Kernsynthese

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Die Nuklidkarte

N

Z

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

Die Nuklidkarte

N

Z

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDie 12 fundamentalen

Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Die Nuklidkarte

n rarr p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

7Be + n rarr 7Li + p

t + d rarr 4He + n

3He + n rarr t + p

d + d rarr t + p

3He + d rarr 4He + p

n rarr pn rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

t + rarr 7Li

3He + rarr 7Be

7Li + p rarr 4He +

Die 12 fundamentalen Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

3He + d rarr 4He + p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

A=5

A=8

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

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22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

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MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

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10B 11B 12B203 ms

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10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

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2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 14: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Neutron zu Proton

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

ese

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Proton zu Neutron

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

eseNach der primordialen Kernsynthese

sind praktische alle Neutronen in 4He gebunden

Das Verhaumlltnis NnNp hat seinen end- guumlltigen Wert 8812 angenommen

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIIPrimordiale

Kernsynthese

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Die Nuklidkarte

N

Z

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

Die Nuklidkarte

N

Z

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDie 12 fundamentalen

Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Die Nuklidkarte

n rarr p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

7Be + n rarr 7Li + p

t + d rarr 4He + n

3He + n rarr t + p

d + d rarr t + p

3He + d rarr 4He + p

n rarr pn rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

t + rarr 7Li

3He + rarr 7Be

7Li + p rarr 4He +

Die 12 fundamentalen Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

3He + d rarr 4He + p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

A=5

A=8

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 15: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDas Proton zu Neutron

Verhaumlltnis NnNp

Das th Gleichgewicht zwischen n und p wird durch folgende Prozesse der schwachen Wechselwirkung aufrecht erhalten

eepn

enep

enp e

Bei einer Energie von ca1 MeV friert die schwacheWechselwirkung aus

Neutronen und Protonenverlassen das thermischeGleichgewicht

rarr

Nuk

leos

ynth

eseNach der primordialen Kernsynthese

sind praktische alle Neutronen in 4He gebunden

Das Verhaumlltnis NnNp hat seinen end- guumlltigen Wert 8812 angenommen

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIIPrimordiale

Kernsynthese

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Die Nuklidkarte

N

Z

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

Die Nuklidkarte

N

Z

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDie 12 fundamentalen

Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Die Nuklidkarte

n rarr p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

7Be + n rarr 7Li + p

t + d rarr 4He + n

3He + n rarr t + p

d + d rarr t + p

3He + d rarr 4He + p

n rarr pn rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

t + rarr 7Li

3He + rarr 7Be

7Li + p rarr 4He +

Die 12 fundamentalen Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

3He + d rarr 4He + p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

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8B770 ms

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10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

A=5

A=8

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

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22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

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10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 16: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IIIPrimordiale

Kernsynthese

I Einfuumlhrung

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Die Nuklidkarte

N

Z

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

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7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

Die Nuklidkarte

N

Z

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDie 12 fundamentalen

Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

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11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Die Nuklidkarte

n rarr p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

7Be + n rarr 7Li + p

t + d rarr 4He + n

3He + n rarr t + p

d + d rarr t + p

3He + d rarr 4He + p

n rarr pn rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

t + rarr 7Li

3He + rarr 7Be

7Li + p rarr 4He +

Die 12 fundamentalen Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

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7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

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9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

3He + d rarr 4He + p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

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6Li 7Li8Li842 ms

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7Be533 d

9Be10Be16106 a

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11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

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n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

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10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

A=5

A=8

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 17: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Die Nuklidkarte

N

Z

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

Die Nuklidkarte

N

Z

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDie 12 fundamentalen

Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Die Nuklidkarte

n rarr p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

7Be + n rarr 7Li + p

t + d rarr 4He + n

3He + n rarr t + p

d + d rarr t + p

3He + d rarr 4He + p

n rarr pn rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

t + rarr 7Li

3He + rarr 7Be

7Li + p rarr 4He +

Die 12 fundamentalen Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

3He + d rarr 4He + p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

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10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

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n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

A=5

A=8

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 18: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

Die Nuklidkarte

N

Z

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDie 12 fundamentalen

Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Die Nuklidkarte

n rarr p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

7Be + n rarr 7Li + p

t + d rarr 4He + n

3He + n rarr t + p

d + d rarr t + p

3He + d rarr 4He + p

n rarr pn rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

t + rarr 7Li

3He + rarr 7Be

7Li + p rarr 4He +

Die 12 fundamentalen Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

3He + d rarr 4He + p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

A=5

A=8

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

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ee

ppHeHe

Hedp

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22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 19: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseDie 12 fundamentalen

Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Die Nuklidkarte

n rarr p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

7Be + n rarr 7Li + p

t + d rarr 4He + n

3He + n rarr t + p

d + d rarr t + p

3He + d rarr 4He + p

n rarr pn rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

t + rarr 7Li

3He + rarr 7Be

7Li + p rarr 4He +

Die 12 fundamentalen Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

3He + d rarr 4He + p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

A=5

A=8

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

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212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 20: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

7Be + n rarr 7Li + p

t + d rarr 4He + n

3He + n rarr t + p

d + d rarr t + p

3He + d rarr 4He + p

n rarr pn rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

t + rarr 7Li

3He + rarr 7Be

7Li + p rarr 4He +

Die 12 fundamentalen Reaktionen

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

3He + d rarr 4He + p

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

A=5

A=8

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

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22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

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MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 21: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

A=5

A=8

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

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7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 22: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

A=5

A=8

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

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7Be533 d

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11Be 138 s

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10B 11B 12B203 ms

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10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

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2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

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11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

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206Tl

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206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

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210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 23: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

n rarr p

p + n rarr d

d + p rarr 3He

d + d rarr 3He + n

d + d rarr t + p

t + d rarr 4He + n

t + rarr 7Li

3He + n rarr t + p

3He + rarr 7Be

7Be + n rarr 7Li + p

Die 12 fundamentalen Reaktionen

3He + d rarr 4He + p

7Li + p rarr 4He +

N

Z

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

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7Be533 d

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11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

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10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

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Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

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212Po211Po210Po209Po

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211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

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210Bi

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212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 24: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

12 p 12 n

Primordiale 4He-HaumlufigkeitDas Neutron-zu-Proton-Verhaumlltnis betraumlgt nachder primordialen Kernsynthese 1288

88 Protonen 12 Neutronen

Praktisch alle Neutronen befinden sich nach derprimordialen Kernsynthese in 4He-Kernen

76 Protonen 24 4He

I Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

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22 4 eep

)021(

)8612(

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MeV

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Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

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10B 11B 12B203 ms

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10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

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2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 25: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese Der zeitliche AblaufI Einfuumlhrung

III Primordiale Kernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

1 Die Nuklidkarte2 Die 12

fundamentalen Reaktionen

3 Primordiale 4He-Haumlufigkeit

4 Der zeitliche Ablauf

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

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10B 11B 12B203 ms

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11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

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7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

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210Bi

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211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

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212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

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210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 26: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

IVStellare Kernsynthese

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

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edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

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)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

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7Be533 d

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11Be 138 s

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10B 11B 12B203 ms

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10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 27: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

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206Pb

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210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

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210Bi

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212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

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Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern lt 008 M

brauner ZwergTemperatur reicht nicht zur Zuumlndung

der Wasserstofffusion

MStern gt 008 M

Wasserstofffusion setzt ein

2

33

3

ee

ppHeHe

Hedp

edpp e

22 4 eep

)021(

)8612(

)495(

)420(

MeV

MeV

MeV

MeV

)7226( MeV

Heliumkern

Wasserstoffverbrennung

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 29: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

MStern ltlt M MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndungder Heliumfusion roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

Z

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

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210Pb

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Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

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212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

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210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 30: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

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9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

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212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 31: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Z

N

n 106 min

1H 2H 3H 123 a

3He 4He6He808ms

8He122 ms

6Li 7Li8Li842 ms

9Li178 ms

7Be533 d

9Be10Be16106 a

11Be 138 s

8B770 ms

10B 11B 12B203 ms

9C127 ms

10C193 s

11C 203 min

12C 13C

0 1 2 3 4 5 6 7

roter Riese

Heliumfusiondurch

bdquo3-Prozessldquo

2 3 124 CHe

)3677( MeV

Heliumverbrennung

A=5

A=8

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 32: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 33: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Verbrennung biszum Eisen

Je nach Masse des Sterns werden nach derHeliumverbrennung Kohlenstoff und ggfs noch schwerere Elemente weiterverbrannt

O C 1612

Ne O 2016

Fe Si Si 562828

Ab Eisen ist keine Energiegewinnung durch Fusion mehr

moumlglich

zB

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 34: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

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Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

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Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

57Fe 58Fe 59Fe

59Co 60Co

60Ni 61Ni 62Ni 63Ni

63Cu

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

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Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

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Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

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Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

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Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

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Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuBismut beim s-process

Waumlhrend der Verbrennungsphase produziert ein Stern schwere Kerne durch sukzessiven Einfang

von Neutronen und anschliessenden -Zerfall

209Bi

208Pb207Pb

208Bi

206Tl

209Pb

210Bi

212Po211Po210Po209Po

212Po 212Po

211Bi207Bi

206Pb

207Tl

210Pb

208Tl

Der s-process kann keine Elemente erzeugen die schwerer als Bismut sind

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

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Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

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Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

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KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

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Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

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Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

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KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

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Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

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Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

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Kernsynthese

roter Riese

Elementsynthese bis zuTransuranen beim r-process

MStern M

weisser Zwerg

Temperatur reicht nicht zur Zuumlndung weiterer Fusionen

MStern 14 M

Supernova

MStern 32 M

Neutronenstern

schwarzes Loch

MStern 32 M

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 40: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

KernsyntheseElementsynthese bis zu

Transuranen beim r-process

Supernova

Bei einer Supernova-Explosion werden extrem grosse Neutronenfluumlsse erreichtDabei ist der Neutroneneinfang schneller als - und -Zerfallsprozesse und es wird die bdquoUran-Inselldquo erreicht

1 Wasserstoff-verbrennung

2 Helium-verbrennung

3 Verbrennung bis zum Eisen

4 s-process5 r-process

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

VZusammenfassung

I Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

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Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

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Kernsynthese

VZusammenfassung

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III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

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Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung

Page 42: Hauptseminar SS 2005 „Der Urknall und seine Teilchen“ Kernsynthese Der Urknall und seine Teilchen Kernsynthese Hjalmar Peters

Hauptseminar SS 2005bdquoDer Urknall und seine Teilchenldquo

Kernsynthese

Die beobachteten Elementhaumlufigkeiten stimmen hervorragend mit den Berechnungen uumlberein

Diese Uumlbereinstimmung ist eine wichtige Stuumltze des Standardmodells der Kosmologie

ZusammenfassungI Einfuumlhrung

III PrimordialeKernsynthese

IV Stellare Kernsynthese

II Das Neutron zu Proton Verhaumlltnis

V Zusammen-fassung