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Sonnenphysik: Neutrinos weisen extrem seltene Fusionsreaktion nach

Vermutet wurde es schon lange, jetzt liefern Neutrinos den finalen Beleg: Auch ein stellares Leichtgewicht wie die Sonne erzeugt Helium auf zwei ganz unterschiedliche Weisen.
Die Sonne in FalschfarbenLaden...

Ein verhältnismäßig kleiner Stern wie die Sonne erzeugt Heliumkerne zumeist recht geradlinig aus vier Wasserstoffkernen. Das liefert dem Stern mehr als 98 Prozent seiner Energie. Dass in seltenen Fällen jedoch auch eine andere, deutlich komplexere Reaktion abläuft, scheint nun erstmals direkt bewiesen worden zu sein: Neutrinos, die das Borexino-Experiment im italienischen Gran-Sasso-Massiv aufgefangen hat, belegen, dass in der Sonne ebenfalls der so genannte Bethe-Weizsäcker-Zyklus abläuft.

Wie das Wissenschaftsmagazin »Nature News« berichtet, teilten dies Wissenschaftler des Experiments ihren Kolleginnen und Kollegen auf der virtuellen Konferenz »Neutrino 2020« mit. Die Ergebnisse sind bislang noch nicht in einem Fachmagazin veröffentlicht und unabhängig geprüft.

Der Bethe-Weizsäcker-Zyklus tritt bei größeren Sternen ab dem Anderthalbfachen der Sonnenmasse an die Stelle der einfachen Proton-Proton-Reaktion. Er erzeugt ebenfalls Helium, allerdings in einem zyklischen Prozess, bei dem Kohlenstoff als Katalysator wirkt. Der Kohlenstoff wird durch Fusion mit Wasserstoffkernen (Protonen) mehrfach zu Stickstoff, Sauerstoff und wieder zurück verwandelt. Dabei werden unter anderem Neutrinos frei.

Das Borexino-Sonnenneutrino-Experiment befindet sich tief im Felsgestein. Der Detektor besteht aus einem Ballon mit 287 Tonnen flüssigem Kohlenwasserstoff in einem Wassertank, der von Lichtsensoren gesäumt ist. In sehr seltenen Fällen kollidiert eines der Neutrinos aus der Sonne mit einem Atomkern in der Flüssigkeit, was sich durch einen Lichtblitz verrät. Dabei lässt sich die Energie des Neutrinos ermitteln, was wiederum Rückschlüsse auf dessen Entstehungsort zulässt. So war es den Borexino-Forschern bereits in der Vergangenheit gelungen, die häufigere der beiden Fusionsreaktionen nachzuweisen.

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