Neutronenstern | ELEMENTS

Der Neutronenstern

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Neutronensterne können entstehen, wenn ein riesiger Stern am Ende seines Lebens in einer Supernova explodiert. Der Kern des Sterns kollabiert unter seiner eigenen Schwerkraft und wird zu einem Neutronenstern.

Neutronensterne sind sehr klein, aber extrem massereich. Sie haben ungefähr die Größe einer Stadt wie Frankfurt am Main, sind aber viel schwerer als unser gesamtes Sonnensystem.

Das sind die einzelnen Bestandteile eines Neutronensterns:

In der Äußeren Kruste sind die Atomkerne in einem Gitter angeordnet. Aufgrund der hohen Gravitationskraft treten die Elektronen (negativ geladene Teilchen) aus den Atomen aus und bilden eine Elektronen-Wolke, die sich über das ganze Gitter erstreckt. Je weiter man in den Neutronenstern hineingeht, desto neutronenreicher werden die Atomkerne.

In der Inneren Kruste ist die Dichte so hoch, dass die Neutronen (ungeladene Teilchen) nicht mehr im Atomkern gehalten werden können. Die Neutronen treten aus und bilden eine eigene Flüssigkeit, die ohne Widerstand fließen kann, eine sogenannte Supraflüssigkeit. Die Atomkerne liegen immer noch in einer Gitterstruktur vor.

Das Gitter löst sich mit steigender Dichte auf. Es bilden sich Strukturen, die an verschiedene Pasta-Sorten erinnern, z.B. Spaghetti, Lasagne und Gnocchi. Diese Phasen werden in der Fachsprache auch Nukleare Pasta genannt (kein Witz!). Es verbleiben dann die einzelnen Bestandteile der Atomkerne, Protonen (positiv geladene Teilchen) und Neutronen, sowie Elektronen.

Im Äußeren Kern befindet sich eine reine Flüssigkeit, deren Zusammensetzung noch nicht bekannt ist. Die Protonen können ohne Widerstand Strom leiten, d.h. sie werden supraleitend. Außerdem könnten exotische (ungeladene) Teilchen, sogenannte Hyperonen vorliegen, die wie die Neutronen eine Supraflüssigkeit bilden.

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Was sich im Inneren Kern befindet, ist Gegenstand aktueller Forschung. Es könnte sich Quarkmaterie bilden, wie sie 10 Mikrosekunden nach dem Urknall im Universum vorhanden war oder in der Kollision von Atomkernen im Labor für kurze Zeit produziert werden kann (das sogenannte Quark-Gluon-Plasma). Protonen und Neutronen bestehen aus jeweils drei Quarks, denen drei Farben zugeordnet werden (rot, grün und blau). Die Quarks bilden Paare, die durch Klebeteilchen zusammengehalten werden. Diese Klebeteilchen nennt man Gluonen, aus dem englischen Wort für Kleber, glue.

Konzept: Phyllis Mania & Luciano Rezzolla

Text: Sarah Pitz & Jürgen Schaffner-Bielich

Design: Alisa Geiß

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