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Neutrino-Analyse
Forscher bestätigen alte Theorie zur Sonnenfusion

Schon Ende der Dreißigerjahre hatten Physiker eine spezielle Funktion der Sonne postuliert. Nun wurde ihre Theorie erstmals experimentell nachgewiesen – durch die Hilfe von geisterhaften Elementarteilchen.


Die Sonne, ein 150 Millionen Kilometer entfernter Feuerball
Foto: SDO / NASA

26.11.2020, 19.27 Uhr

Die Sonne ist mit ihrem Licht und ihrer Wärme nicht nur der Garant für Leben auf der Erde, sondern für Astronomen auch ein faszinierendes Forschungsobjekt. Die unglaubliche Energie des etwa 150 Millionen Kilometer entfernten Feuerballs generiert sich aus der Fusion von Wasserstoff zu Helium. Die Schwerkraft schlägt dermaßen zu, dass im Inneren sekündlich Hunderte Millionen Tonnen Wasserstoff in Helium verwandelt werden – bei rund 15 Millionen Grad Celsius.

Diese Kernfusion, bei der Protonen miteinander verschmelzen, macht fast die gesamte Fusionsenergie der Sonne aus. Aber eben nur fast.

Denn schon in den Dreißigerjahren glaubten die Physiker Hans Bethe und Carl Friedrich von Weizsäcker, dass es auch einen anderen Fusionszyklus geben könnte, der nur etwa ein Prozent ausmacht. Nun ist diese theoretische Vorhersage bestätigt, teilten Forscher von der [ Link nur für registrierte Mitglieder sichtbar. Bitte einloggen oder neu registrieren ] mit. Der Beweis gelang demnach innerhalb des Experiments Borexino, das im italienischen Gran Sasso in einem Untergrundlabor stattfindet.

Die Forscher kamen dem sogenannten CNO-Prozess durch die Aktivität von Neutrinos auf die Spur, kleinen Elementarteilchen mit sehr geringer Masse, die auch von der Sonne zu uns auf die Erde dringen. Die nun entdeckten wurden beim CNO-Prozess freigesetzt, schreiben die Forscher in der [ Link nur für registrierte Mitglieder sichtbar. Bitte einloggen oder neu registrieren ]. Um die diskreten Teilchen zu entdecken, braucht es große, gut abgeschirmte Detektoren wie den in Italien. Bei dem Experiment maßen die Forscher etwa 720 Millionen CNO-Neutrinos, die pro Sekunde und Quadratzentimeter auf die Erde einströmen.

Beim CNO-Prozess verbinden sich vier Wasserstoffkerne schließlich zu einem Heliumkern, mithilfe von Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff als Katalysatoren und Zwischenprodukten. Dieser Prozess liefere bei Sternen, die größer als unsere Sonne sind, den größeren Teil der Energie.

Die sogenannte Proton-Proton-Kette galt bereits seit mehreren Jahren als auch experimentell bewiesen. An den Messungen waren den Angaben zufolge Münchner Physiker maßgeblich beteiligt. Das Verfahren sei technisch extrem aufwendig gewesen. Stefan Schönert, Münchner Professor für experimentelle Astroteilchenphysik, erklärte, er habe es »lange für nicht möglich gehalten, dass diese Messung erfolgreich sein würde«. Nach sechsjähriger Anstrengung sei es nun erstmals doch gelungen.

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