Die deutschen Beiträge zur internationalen Kollaboration zu Kernstruktur, Astrophysik und Reaktionen (NUSTAR) an FAIR
Willkommen auf den Webseiten des „Forschungsschwerpunkts“ T07 „NUSTAR.de“ innerhalb des BMBF Rahmenprogramms „Erforschung von Universum und Materie“ (ErUM) des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF).
NUSTAR.de bietet eine Netzwerk-Plattform für die deutschen Universitäten, die im Rahmen der internationalen NUSTAR (Nuclear Structure, Astrophysics and Reactions) Kollaboration an der Grundlagenforschung an der Großforschungseinrichtung FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) in Darmstadt beteiligt sind. NUSTAR.de dient der Koordination der Beiträge von den deutschen Universitäten bei der Planung, dem Bau und der wissenschaftlichen Nutzung der experimentellen Einrichtungen von NUSTAR an FAIR.
Das neue internationale Beschleunigerzentrum FAIR wird derzeit in Darmstadt errichtet. FAIR ist eines der größten Forschungsprojekte weltweit. An FAIR wird eine Vielzahl von Experimenten möglich sein, mit denen Physiker aus aller Welt erwarten, neue Erkenntnisse zum Urspung der Materie und the Entwicklung des Kosmos zu erlangen.
Die NUSTAR Kollaboration wird die neuen Beschleunigeranlagen an FAIR für Grundlagenforschung nutzen mit Schwerpunkten auf der Struktur von Atomkernen, auf der nuklearen Astrophysik und auf Kernreaktionen.
Atomkerne bilden the größten Teil der sichtbaren Materie im Universum. Diese hochkomplexen Vielteilchensysteme werden durch die Gesetze der Quantenmechanik beherrscht. Die Ordnung der Quantenzustände, in denen sich Protonen und Neutronen aufhalten, bestimmt im wesentlichen die Stabilität und die Eigenschaften von Kernmaterie. Erstaunlich einfache Anregungszustände der Atomkerne, wie Rotationen und Schwingungen, werden beobachtet, wozu Protonen und Neutronen gemeinsam beitragen. Eines der Ziele der elementaren Kernphysik ist es, das Erscheinen dieser einfachen Strukturen aus den komplexen Wechselwirkungen zwischen vielen Teilchen in Quantenzuständen zu verstehen. Das Zusammenspiel der Kernkräfte, welche sich im Verhalten einzelner Nukleonen ausdrücken, wie auch die kollektiven Zustände bestimmt schließlich den Prozess der Kernentstehung, in der schwere Elemente, z.B. in Supernova-Explosionen, erzeugt werden. Phänomene, wie die Ausprägung einer Neutronenhaut (oder eines Neutronenhalos) um einen Kern aus Protonen und Neutronen, kann erhebliche Auswirkungen auf die Eigenschaften von sogenannten exotischen Kernen, d.h. Atomkernen mit einer unüblich hohen Neutron-Protoin- Asymmetrie, haben. Dieses wird von Kerntheorien unterschiedlich vorhergesagt und kann experimentell untersucht werden.
Zentrale Fragen in dieser Grundlagenforschung sind:
- Wieviele Protonen und Neutronen kann die Natur in Atomkernen binden?
- Welches sind die grundlegenden Eigenschaften der Kernkraft und wie verändert sie sich mit dem Proton-zu-Neutron-Verhältnis?
- Wie entstehen kollektive Moden aus der quantisierten Bewegung der Nukleonen im Atomkern und welche neuen Moden existieren in schwach-gebundenen Systemen mit extremen Proton-zu-Neutron-Verhältnis?
- Wie und wo im Universum entstanden die schweren Elemente?
Diese Fragen sind von Natur aus miteinander verbunden. Insbesondere die Gewinnung von Kenntnissen für neutronenreiche Kerne ist ein Ziel gegenwärtiger Forschung, die mit FAIR in eine neue Ära treten wird.
Der Forschungsschwerpunkt ErUM-FSP-T07 „NUSTAR.de“ ist in die NUSTAR Kollaboration eingebettet und erlaubt den Austausch von Experten wie auch die Beschaffung und Verwaltung von Bundesmitteln des BMBF für dieses Projekt. Zusätzlich bietet NUSTAR.de den beteiligten Gruppen eine höhere Sichtbarkeit innerhalb der europäischen Forschungslandschaft und der Öffentlichkeit Informationen und den Zugang zu laufenden Arbeiten und Vorbereitungen für das zukunftsweisende Kernphysikprogramm an FAIR.
