Kärntens Angst vor „Slowenisierung“ und ihre Folgen
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Bestimmte Form des Kohlenstoffkerns stellte die Forschung lange vor ein Rätsel. | Philosophische Fragen können vermutlich bald wissenschaftlich beantwortet werden. | Wien. Kohlenstoff, die Grundlage unseres organischen Lebens, entstand einst im Inneren schwerer Sterne. Damit dies allerdings möglich ist, muss eine bestimmte Form des Kohlenstoffkerns existieren - der sogenannte Hoyle-Zustand. Dieser hat die Wissenschaft allerdings seit mehr als 50 Jahren vor ein Rätsel gestellt.
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Zwar wurde diese besondere Form des Kohlenstoffkerns bereits experimentell bewiesen, doch fehlte bis dato eine exakte Berechnung. Das ist nun einer Forscherrunde von deutschen Wissenschaftern und US-Kollegen erstmals gelungen.
Vor mehr als 50 Jahren stellte sich der britische Astronom und Mathematiker Fred Hoyle die Frage, wie es dazu kommen konnte, dass im Universum so viel Kohlenstoff vorhanden ist - sowohl auf der Erde wie auch in den Sternen - und wie dieser erzeugt wird. Im Jahr 1954 konnte er den Grund für die Entstehung der Lebensgrundlage experimentell nachweisen.
"Dabei geht es um die Untersuchung von Kerneigenschaften", wie der Physiker und Astronom Evgeny Epelbaum vom Institut für Theoretische Physik an der Ruhr-Universität Bochum im Gespräch mit der "Wiener Zeitung" erklärt.
Die Welt besteht aus Atomen - diese wiederum aus einem Kern und Teilchen, die sich um den Kern bewegen, die sogenannten Elektronen. Während Elektronen Elementarteilchen sind, ist der Kern lichtpunktartig. Er hat eine innere Struktur bestehend aus positiv geladenen Protonen und neutralen Neutronen, deren anziehende Wechselwirkung dazu führt, dass ein Kern nicht zerfällt. Kerne befinden sich in einem stabilen Zustand, können aber - zum Beispiel durch Licht bestrahlt - angeregt werden, was eine gewisse Instabilität verursacht. Dies führt dazu, dass der Zustand zerfallen kann und dadurch aus einem Kohlenstoffkern eben Kohlenstoff entsteht.
In den Sternen geschieht diese Umwandlung durch eine Kernfusionsreaktion. Dabei schmelzen drei sogenannte Alphateilchen - nämlich Heliumkerne bestehend aus je zwei Protonen und zwei Neutronen - zu einem Kohlenstoffkern bestehend aus sechs Protonen und sechs Neutronen zusammen. Diese Angeregtheit, die notwendig ist, damit Kohlenstoff entstehen kann, bezeichnet man seit damals als den Hoyle-Zustand. Würde es diese Energieniveaus nicht geben, könnte in den Sternen kein Kohlenstoff existieren, erklärt Epelbaum.
Neue Fragestellungen
Die Eigenschaften dieses Hoyle-Zustands standen seither im Mittelpunkt vieler Forschungsarbeiten. Für die Wissenschafter war es eine große Herausforderung, dies theoretisch zu berechnen.
Damit würden sich aber neue Fragestellungen - nämlich philosophischer Natur - eröffnen, betont der Physiker. Seit Jahrzehnten gilt der Hoyle-Zustand als Paradebeispiel für die Theorie, dass Naturkonstanten bei der Entstehung unseres Universums genauso und nicht anders aufeinander abgestimmt sein mussten, da wir sonst nicht hier wären, um das Universum zu beobachten - das nennt man anthropisches Prinzip. Es muss also das richtige Feintuning vorhanden sein, wie es Epelbaum formuliert.
Und was würde passieren, wenn die fundamentalen Konstanten andere wären? "Wir können jetzt berechnen, ob in einer veränderten Welt mit anderen Parametern der Hoyle-Zustand im Vergleich zur Masse von drei Heliumkernen tatsächlich eine andere Energie hätte", heißt es seitens der Wissenschafter. Wenn dem so ist, spräche das für das anthropische Prinzip.
Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher in der kommenden Ausgabe des Fachblatts "Physical Review Letters".
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