Der Ursprung der Materie – Wie entstehen Elemente im Universum?

Wie werden die Elemente von Eisen bis Uran im Universum produziert? Dies war eine der elf großen Fragen für das neue Jahrhundert, gestellt vom US National Research Council. Elemente, die schwerer als Eisen sind, werden durch Neutroneneinfangprozesse hergestellt: durch den s-Prozess und r-Prozess. Der schnelle Neutroneneinfangprozess (r-Prozess) ist für die Hälfte der schweren Elemente (wie Gold) und für das gesamte Uran und Thorium verantwortlich. Außerdem war dies der einzige Produktionsmechanismus für schwere Elemente in der frühen Galaxie.

Die Physik ist dabei, wesentliche experimentelle und theoretische Fortschritte und Beobachtungen zu machen, um den r-Prozess und den Ursprung schwerer Elemente zu verstehen. Am wichtigsten ist die Entdeckung von Gravitationswellen aus der Verschmelzung von Neutronensternen, GW170817, und dem nachfolgenden elektromagnetischen Signal. Diese Beobachtungen haben bewiesen, dass der r-Prozess bei diesen explosiven Ereignissen stattfindet. Heute können wir diese Explosionen und die frisch hergestellten Elemente als kosmische Laboratorien nutzen, um die Kernphysik unter extremen Bedingungen zu untersuchen.