FORSCHUNG Verbackene Kerne
Im fünften Monat des ersten Jahres der chinesischen Chih-Ho-Regierung - am 27. August 1054 christlicher Zeitrechnung - riß es den obersten kaiserlichen Kalendermacher Yang Wei-Te buchstäblich von den Füßen. »Mich auf die Knie werfend«, so Wei-Te, »beobachtete ich das Erscheinen eines Gaststerns.«
Was der Astronom »eine Handbreit südöstlich des Sterns T''ien-kuan« (Zeta Tauri) im Sternbild Stier gesehen hatte, war eine gewaltige Sternenexplosion. Insgesamt 23 Tage strahlte die Supernova am Himmel - tagsüber mit bloßem Auge sichtbar.
Knapp ein Jahrtausend nach dem Ende der Chih-Ho-Regierungsperiode entdeckten Radioastronomen, was sich im Zentrum der Explosionswolke verbarg: Im sogenannten Krebsnebel im Sternbild Stier strahlt ein mit optischen Teleskopen nicht wahrnehmbares Himmelsobjekt Radiosignale ab, so intensiv und in so regelmäßiger Folge, daß Astrophysiker als Quelle der Signale einen Klumpen überschwerer Sternenmaterie vermuten - gleichsam einen Atomkern von den Ausmaßen einer Großstadt.
Nun ist es einem deutsch-amerikanischen Forscherteam erstmals gelungen, ein winziges Stück superschwerer Sternmaterie im Labor zu erzeugen. Am Lawrence-Berkeley-Laboratorium der University of California ließen Wissenschaftler der Darmstädter Gesellschaft für Schwerionenforschung gemeinsam mit amerikanischen Kollegen in einem bahnbrechenden Experiment Atomkerne des Elements Niobium aufeinanderprallen.
»Statt in alle Himmelsrichtungen auseinanderzufliegen«, so der amerikanische Physiker Arthur Poskanzer, »vereinten sich die Atombausteine für Sekundenbruchteile miteinander« - dabei konnte erstmals auf der Erde jener rätselhafte Materiezustand beobachtet werden, wie er sonst nur bei sterbenden Sonnen - in den sogenannten Neutronensternen - nach einer Sternenexplosion vorkommt.
Die physikalischen Eigenschaften dieser im wesentlichen aus elektrisch neutralen Atombausteinen (Neutronen) bestehenden Sternenleichen überschreiten die Grenzen menschlicher Vorstellungskraft: *___Neutronensterne messen nur etwa zehn Kilometer im ____Durchmesser und sind dennoch eineinhalbmal so schwer ____wie die Sonne (Sonnendurchmesser: 1,4 Millionen ____Kilometer). *___Ein Fingerhut voll Neutronenstern-Materie wiegt soviel ____wie 2000 vollbeladene Supertanker: rund 700 Millionen ____Tonnen. *___Im innersten Kern der Kompaktsterne wabbeln ____Elementarteilchen in einem Zustand, wie er am Beginn ____des Universums, Sekundenbruchteile nach dem Urknall, ____bestanden haben mag.
Bislang haben Astronomen schon dreihundert solch superdichter Sternenklumpen im All ausgemacht. Jeder ein Überbleibsel einer Supernova und gleichzeitig ein gewaltiges Funkfeuer im Kosmos: Manche Neutronensterne schleudern Radiosignale einmal, andere gar 642mal in der Sekunde zur Erde - einige so gleichmäßig, daß Atomuhren nach ihnen gestellt werden könnten.
Was Physiker über den Aufbau der Rätselsterne bislang herausbrachten, gleicht freilich dem Bemühen des Vorstadtbäckers, eine »Original Sachertorte« ohne Rezept nachzubacken. »Alle paar Jahre«, so der Münchner Astrophysiker Reinhard Breuer, »wird neu abgeschmeckt.« _(Links die deutschen Physiker Hans-Georg ) _(Ritter und Hans Gutbrod, hinten der ) _(US-Physiker Poskanzer. )
Dank des erfolgreichen - aus deutschen Steuergeldern finanzierten - Berkeley-Experiments haben die irdischen Nach-Bäcker nun einen Fuß in der Tür der kosmischen Backstube. Denn »die Beobachtungen an den Atomkernen im Beschleuniger«, so der deutsche Berkeley-Experimentator Hans Gutbrod, »erlauben Rückschlüsse über den Aufbau von Neutronensternen«.
Der Berkeley-Kernkollision kommt, wie der Physiker Arthur Kerman vom Massachusetts Institute of Technology betont, »große astrophysikalische Bedeutung« zu. Licht für die dunklen Winkel ihrer Wissenschaft erhoffen sich freilich auch die militärischen und zivilen Nutzer der Kernenergie.
Trotz Atombomben und Atomreaktoren, trotz riesiger Teilchenbeschleuniger, in denen Elementarteilchen nahezu lichtschnell aufeinanderprallen, gleicht das Wissen um die Physik der Atomkerne unter extremen Bedingungen weithin der Wettervorhersage - Daumenregeln und Erfahrungswerte müssen exakte Gesetze ersetzen. Um die Strukturen von Atomkernen und das Innere von Neutronensternen präzise beschreiben zu können, fehlt es der Physik an entsprechenden »Zustandsgleichungen«.
So wie die Physiker genaue Kenntnis über alle Zustände des Wassers haben, erläuterte Berkeley-Forscher Poskanzer, »würden wir auch gern die unterschiedlichen Zustände im Innern von Atomkernen verstehen«. Das Experiment am Berkeley-Beschleuniger, meint Poskanzer, »dürfte der erste Schritt zu einer Zustandsgleichung für extreme Kernzustände sein«.
Das hoffen nicht nur Theoretiker der Astrophysik. Am Los Alamos Labor im US-Staat New Mexico, dort, wo die erste Atombombe entstand und auch heute noch die Atomsprengköpfe für die US-Streitkräfte entwickelt werden, arbeiten ebenfalls Wissenschaftler an der Zauberformel für die Atomkernzustände. Auch sie dürfen vom Erfolg ihrer Kollegen eine - allerdings nur im physikalischen Sinn - bessere Berechenbarkeit ihres Tuns erwarten.
Links die deutschen Physiker Hans-Georg Ritter und Hans Gutbrod,hinten der US-Physiker Poskanzer.