Labormessungen bestätigen Lithiumproblem

Lithium ist neben Wasserstoff und Helium eines der drei Elemente, die nicht erst innerhalb von Sternen erzeugt werden. Stattdessen – so die Theorie – entstanden diese chemischen Elemente nur wenige Minuten nach dem Urknall in der sogenannten primordialen Nukleosynthese. Die theoretischen Vorhersagen für die damals erzeugen Mengen an Lithium sind jedoch nicht mit den im Weltall beobachteten Konzentrationen vereinbar. Ein internationales Forscherteam stellte nun die Kernentstehung von Lithium im Labor nach und bestätigt die Berechnungen. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlicht.

Metallisch glänzende Apparatur.
LUNA-Teilchenbeschleuniger

Im Untertagelabor im italienischen Gran-Sasso-Bergmassiv beschossen Michael Anders vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf und seine Kollegen Deuterium, also schweren Wasserstoff, mit Heliumkernen, um Energien wie kurz nach dem Urknall zu erreichen. Das Ergebnis des Experiments: Die Daten bestätigten die theoretischen Vorhersagen. „Zum ersten Mal überhaupt konnte mit unserem Experiment die Lithium-6-Produktion in einem Teil des Urknallenergiebereichs untersucht werden“, erklärt Koautor Daniel Bemmerer, ebenfalls vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. Lithium-6 ist mit drei Neutronen und drei Protonen eines der beiden stabilen Isotope des Elements. Die Entstehung von Lithium-7, welches über ein zusätzliches Neutron verfügt, wurde bereits 2006 auf ähnliche Weise überprüft.

Einerseits sprechen nun alle Laborergebnisse der Astrophysiker dafür, dass die Theorie der primordialen Nukleosynthese korrekt ist. Andererseits zeigen viele Beobachtungen von Astronomen, dass die ältesten Sterne in der Milchstraße nur halb so viel Lithium-7 enthalten wie vorhergesagt. „Sollten in Zukunft wieder ungewöhnliche Lithiumkonzentrationen beobachtet werden, wissen wir dank der neuen Messung, dass die Erklärung nicht in der Urknallnukleosynthese liegen kann“, so Bemmerer.