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Ein Neutronenstern im Labor?

32 Beiträge, Schlüsselwörter: Physik, Astronomie, Sterne + 3 weitere

Ein Neutronenstern im Labor?

24.02.2015 um 23:56
Es heißt doch, das man schwarze Löcher in großen Teilchenbeschleunigern erzeugen könnte.

Wie ist es mit einem künstlichen Neutronenstern?

Dazu müsste man die Neutronen aus einer Neutronenquelle von elektrisch geladenen Teilchen befreien. Das sollte mit entsprechenden Magneten kein Problem sein.
Dann müsste man die Neutronen irgendwie bündeln. Da Neutronen elektrisch neutral sind kann man dafür keine Magnetfelder nutzen.

Im allgemeinen müssten sich an einem Punkt im Raum möglichst viele Neutronen treffen, mit hoher Präzision.
So das eine komprimierte Masse aus Neutronen entsteht.

Auch wenn die Neutronen nicht in einen gebundenen Zustand übergehen, wie in einem echten Neutronenstern, würde für einen kurzen Moment dennoch eine extrem dichte Masse entstehen, die sich vielleicht ähnlicht verhält wie ein astronomisches Neutronenstern.

Vielleicht gäbe es auch interessante Effekte mit der Gravitation. Eine solche Masse an zusammengedrückten Neutronen müsste auf mikroskopischer Ebene ungewöhnlich starke Gravitationsfelder erzeugen oder nicht?

Was meint ihr, machbar oder unmöglich?
Und wäre es sinnvoll?
Oder wäre es sogar gefährlich?


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Ein Neutronenstern im Labor?

25.02.2015 um 00:03
Wird schwierig, weil man ja wie du gesagt hast, Neutronen neutral sind und man sie mit Elektrischen und magnetischen Feldern kaum manipulieren.
Obwohl letzteres nicht stimmt, da Neutronen ein magnetischen Moment haben, wodurch man sie mit einem inhomogenen Magnetfeld beeinflussen kann.


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Ein Neutronenstern im Labor?

25.02.2015 um 00:14
Wobei der Effekt sehr gering sein wird.


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Ein Neutronenstern im Labor?

25.02.2015 um 00:54
@urdark
Zitat von urdarkurdark schrieb:Es heißt doch, das man schwarze Löcher in großen Teilchenbeschleunigern erzeugen könnte.

Wie ist es mit einem künstlichen Neutronenstern?
Nur weil beides Entstadien im Lebenszyklus massereicher Sterne sind, heißt das nicht, dass sie sich ähnlich wären, schon gar nicht auf mikroskopischer Ebene.
Zitat von urdarkurdark schrieb:Dazu müsste man die Neutronen aus einer Neutronenquelle von elektrisch geladenen Teilchen befreien. Das sollte mit entsprechenden Magneten kein Problem sein.
Von werlchen geladenen Teilchen sprichst du? Die Neutronenquellen die ich so kenne, senden üblicherweise nicht noch zusätzlich geladene Teilchen aus. Und warum sollte man die Neutronen von denen befreien wollen? Die einzig relevanten Teilchen die mir für derartige Reaktionen noch eine Rolle spielen könnten, also Protonen udn Elektronen, würden sich bei entsprechenden Bedingungen ebenfalls in Neutronen verwandeln.
Zitat von urdarkurdark schrieb:Im allgemeinen müssten sich an einem Punkt im Raum möglichst viele Neutronen treffen, mit hoher Präzision.
So das eine komprimierte Masse aus Neutronen entsteht.
Okay, anhand deiner Ausdrucksweise mutmaße ich jetzt einfach mal, dass dir der Begriff Wirkungsquerschnit wenig bis gar nichts sagt. Berichtige mich, falls ich falsch liege. Jedenfalls ist es, falls man die Neutronen irgendwie zusammenbekommt energetisch nicht favorisiert, sich miteinander zu verbinden. Man hätte also einfach irgendwie Neutronen nahe beieinander, ohne dass sie eine zusammenhängende Struktur bilden würden.
Zitat von urdarkurdark schrieb:Auch wenn die Neutronen nicht in einen gebundenen Zustand übergehen, wie in einem echten Neutronenstern, würde für einen kurzen Moment dennoch eine extrem dichte Masse entstehen, die sich vielleicht ähnlicht verhält wie ein astronomisches Neutronenstern.
Nein, warum sollten sie? Schon die Kerne von Tritium und Helium-3, welche physikalisch verwandte Spiegelkerne sind, verhalten sich völlig unterschiedlich. Wo der Zusammenhang zwischen einer losen Ansammlung freier Neutronen und einem ausdifferenziertem Objekt stellarer Masse sein soll erschließt sich mir nicht. Nochmal: Nur weil beides aus Neutronen aufgebaut ist heißt das nicht, dass sie sich auch sonst ähneln.
Zitat von urdarkurdark schrieb:Vielleicht gäbe es auch interessante Effekte mit der Gravitation. Eine solche Masse an zusammengedrückten Neutronen müsste auf mikroskopischer Ebene ungewöhnlich starke Gravitationsfelder erzeugen oder nicht?
Nicht stärker als entsprechend große Atomkerne.
Zitat von urdarkurdark schrieb:Was meint ihr, machbar oder unmöglich?
Weiß nicht. Da mir aber kein Experiment bekannt ist, dass dein Vorhaben zum Zweck hatte, nehme ich aber mindestens an, dass es ziemlich schwierig ist.
Zitat von urdarkurdark schrieb:Und wäre es sinnvoll?
Kann ich nicht sagen. Über Sinn und Unsinn interessanter Themen lässt sich ja streiten. Vermutlich wäre es aber interessant zu wissen ob und wenn ja wie man Neutronen dazu bringt, sich miteinander zu verbinden. Aufgrund bestimmter kernphysikalischer Prozesse ist es aber ziemlich Unwahrscheinlich, dass dies passieren wird.
Zitat von urdarkurdark schrieb:Oder wäre es sogar gefährlich?
Freie Neutronen zerstrahlen mit einer Halbwertszeit von knapp 15 Minuten. Größere Ansammlungen können daher erhebliche Strahlung freisetzen. Im atomaren Maßstab aber auch nicht mehr als wir bereits von Teilchenbeschleunigern kennen. Kommt halt drauf an, was genau du mit mikroskopisch meinst.


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Ein Neutronenstern im Labor?

25.02.2015 um 11:03
@urdark

Bei den "Schwarzen Löchern", die theoretisch in den Teilchenbeschleunigern erzeugt werden können, handelt es sich um sogenannte MBHs (micro black holes). Die haben nicht viel mit den stellaren Schwarzen Löchern zu tun, und zerfallen außerdem extrem schnell.

Neutronensterne sind das Werk der Gravitation, weil nur die Gravitation imstande ist, Teilchen so dicht zusammenzupressen, und auch in diesem entarteten Zustand zu halten. Du merkst sicher schon, dass hier mit einem Neutronenstrahl nicht viel zu machen ist.

Außerdem beruhen übliche Neutronenquellen auf Kernreaktionen, bei denen die Neutronen mit sehr hoher kinetischer Energie ohne eine bestimmte Vorzugsrichtung "abgeschossen" werden. Mir ist keine Methode bekannt, mit der man diese Neutronen dazu bringt, sich in der von dir beschriebenen Form zu "verbinden". Wenn Teilchen mit solchen Energien sich zu nahe kommen, kommt es zu multiplen Kernreaktionen, Teilchenschauern, Zerstrahlungen, .... und der ganze andere Kram auch noch.

Wenn du dir wirklich einen Neutronenstern basteln willst, dann kaufe dir einfach eine große kalte Gaswolke, .... ein paar hundert Lichtjahre groß sollte reichen, lass sie einfach zusammenfallen, schaue nach, ob ein ordentlich großer Stern entstanden ist, in etwa so 5-8 Sonnenmassen, und dann warte einfach ab (dauert vielleicht ein paar hundert Millionen Jahre).
Irgendwann, wenn der Kern des Sterns bei der Fusion zu Eisen angekommen ist, nimmst du besser die Kamera in die Hand, denn die Fusion von Silizium zu Eisen dauert höchstens noch ein paar Stunden, und dann geht es los. Sobald der Ofen aus ist, stürzt der Kern zusammen, und die Hüllen mit 1/3 Lichtgeschwindigkeit hinterher (nicht vergessen die Sonnenbrille aufzusetzen, den den UV-Filter aufs Objektiv!). Und wenn sich dann nach Jahren die Nebel etwas gelichtet haben, kannst du dich auf die Suche nach deinem Neutronenstern machen....am besten mit einem Radioteleskop. Viel Vergnügen!


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Ein Neutronenstern im Labor?

25.02.2015 um 11:28
Zitat von nananaBatmannananaBatman schrieb: da Neutronen ein magnetischen Moment haben, wodurch man sie mit einem inhomogenen Magnetfeld beeinflussen kann.
...das geht auch in homogenen Magnetfeldern :)


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Ein Neutronenstern im Labor?

25.02.2015 um 12:09
@Peter0167
mit "beeinflussen" meinte ich, dass man einen Neutronenstrahl damit ablenken kann. Das geht soweit ich weiß mit einem homogenen Feld nicht. Oder übersehe ich da was?^^


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Ein Neutronenstern im Labor?

25.02.2015 um 12:13
@Peter0167

ein paar hundert Lichtjahre? Echt so viel?
DAS alles ist dann auf einen Stern zusammengepresst? Wie groß war dann die Wolke aus der unsere Sonne entstanden ist? Etwa auch so?


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Ein Neutronenstern im Labor?

25.02.2015 um 12:49
Zitat von nananaBatmannananaBatman schrieb:mit "beeinflussen" meinte ich, dass man einen Neutronenstrahl damit ablenken kann
Okay, ablenken ist schon was anderes, das wird aber auch in inhomogenen Feldern nicht all zu viel bringen. Ich dachte da eher an die Beeinflussung des Spins oder der Polarisation.


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Ein Neutronenstern im Labor?

25.02.2015 um 13:02
Zitat von knopperknopper schrieb:ein paar hundert Lichtjahre? Echt so viel?
DAS alles ist dann auf einen Stern zusammengepresst?
Meist entstehen gleich mehrere Sterne in solchen Gaswolken, weil das der einfachste Weg für die Wolke ist, den Drehimpuls loszuwerden, der dem Zusammenfallen im Wege steht.
Kann sein, dass es auch kleinere Wolken gibt, aber hundert LJ ist ein typischer Wert, und es soll ja zumindest ein großer Brocken bei rauskommen, damit unser Neutronenstern entstehen kann.

Wie groß die Wolke war, aus der unsere Sonne entstanden ist, weiß ich nicht. Ich weiß nur, dass es ca. 750 Millionen Jahre vorher in der "Nähe" eine Supernova Explosion gegeben haben soll. Diese Supernova war sozusagen die Initialzündung für die Entstehung der Sonne. Das hat man bei der Analyse (Isotopenzusammensetzung) interstellarer Teilchen herausgefunden.

http://www.oekosystem-erde.de/html/sonnensystem.html


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Ein Neutronenstern im Labor?

25.02.2015 um 14:08
Zitat von Peter0167Peter0167 schrieb:Wie groß die Wolke war, aus der unsere Sonne entstanden ist, weiß ich nicht. Ich weiß nur, dass es ca. 750 Millionen Jahre vorher in der "Nähe" eine Supernova Explosion gegeben haben soll.
ok und weiß man da nun eigentlich schon das der Stern der da explodiert ist von Anfang an da war, also kurz nach Entstehung der Milchstraße, oder waren da etwa noch mehrere vor ihm?

Gibt ja die Hypothese das es kurz nach der Entstehung sone Johnnies, hypermäßig groß eben, entstanden sind die nur 10 Jahre gelebt haben bevor sie wieder explodiert sind. Kann das sein?


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Ein Neutronenstern im Labor?

25.02.2015 um 14:48
@knopper

Kann ich dir auch nicht sagen, aber ich halte das für unwahrscheinlich. Die ersten Sterne waren in der Tat sehr groß, und bestanden nur aus Wasserstoff und Helium. Schwerere Elemente gab es in dieser Phase nicht, da sie erst in Sternen erbrütet werden mussten. So weit ich weiß, hat man bisher auch noch keinen dieser Sterne entdecken können, obwohl es sie durchaus geben könnte. 13,6 Mrd. Jahre ist für einen kleinen Stern eigentlich kein Problem. Da aber nur große Sterne ihr kurzes Leben so spektakulär beenden, schätze ich der besagte Stern wird irgendwann vor 6-7 Mrd. Jahren entstanden sein, und hat uns großzügig mit schweren Elementen versorgt, die dann für den Aufbau der Planeten genutzt werden konnten.
Die Milchstraße ist aber auch nicht in der Form entstanden, wie wir sie heute sehen. Der Theorie nach entstanden am Anfang eher viele kleine Galaxien, bzw. Kugelsternhaufen, die sich dann später zu großen Scheibengalaxien oder elliptischen Galaxien vereinigten. Einige von denen bewegen sich immer noch im Halo der Milchstraße, und deren Sterne zählen zu den ältesten in der ganzen Galaxie.

10 Jahre Lebensdauer für einen Stern halte ich jedoch für zu kurz, einige millionen Jahre sind selbst für die ganz großen Brocken realistischer.

http://www.n-tv.de/wissen/frageantwort/Warum-leben-grosse-Sterne-kuerzer-article9608361.html


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Ein Neutronenstern im Labor?

25.02.2015 um 22:49
@Peter0167


habs mal wieder rausgekramt wie groß sie angeblich waren.
Von diesem Blog

http://grenzwissenschaft-aktuell.blogspot.de/2014/10/simulation-offenbart-ungewohnlichen-tod.html?m=1
Santa Cruz (USA) - Sie besaßen das bis zu 56.000-fache der Masse unserer Sonne und vergingen möglicherweise auf eine ungewöhnliche Art. Die Rede ist von supermassereichen Riesensternen der ersten Sternengenerationen. Wie eine aktuelle Simulation des Todeskampfs dieser urzeitlichen Riesensonnen zeigt, explodierten diese Sterne zwar in einer Supernova, doch brannten sie dabei gänzlich aus - ohne einen Schwarzes Loch zu hinterlassen.
Aber 56000 Sonnenmassen?
Es war schon mal hier Thema. Ein User hat ausgerechnet das die Dinger ca. 7,5 mal so groß waren wie unser Sonnensystem ^^ heftig....

und dann noch das hier von perttivalkonen
Von unserer Sonne (Sol) als bekanntem Wert ausgehend beträgt die Lebensdauer eines Sterns (X) wie folgt:
Masse (Sol) / Masse (X) ² = Lebensdauer (X) / Lebensdauer (Sol)

Ein Stern mit Y Sonnenmassen lebt 1/y² so lange wie die Sonne. Ein Stern mit 1/10 Sonnenmassen lebt also hundert mal so lang, einer mit zehn Sonnenmassen nur 1/100 so lang.

Ein Stern mit 56.000 Sonnenmassen müsste nach drei Jahren und sechs Monaten ausgebrannt sein,
...
Daher auch das mit den 10 Jahren was ich ansprach.

Du nun aber als nüchterner Wissenschaftler meinst bestimmt aber wieder das es so große Dinger vermutlich nur n Hirngespinst sind, oder? ^^
Oder passt dann die Formel nicht mehr?

Was würde wohl Harald Lesch dazu sagen?


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Ein Neutronenstern im Labor?

26.02.2015 um 00:34
@knopper

Erst mal vorweg, ich bin weder Wissenschaftler, noch nüchtern :)

Dann habe ich mir das mal auf einer anderen Seite angeschaut.

https://www.msi.umn.edu/content/supernovae-early-supermassive-stars

Leider ist mein Englisch miserabel, darum musste ich auf den Google-Übersetzer zurückgreifen, und mir aus dem Kauderwelsch was zusammenreimen. Ich habe das dann so verstanden:

Man hat das mögliche Verhalten supermassiver Sterne untersucht, und festgestellt, dass es einen engen Bereich gibt, bei denen diese Sterne nicht zu einem schwarzen Loch kollabieren, sondern in einer gewaltigen Supernova Explosion ihre gesamte Masse an die Umgebung abgeben. Und dieser Bereich liegt zwischen 55000 und 56000 Sonnenmassen. Die Werte stammen zudem aus einer Simulation, es ist nirgends die Rede davon, dass es solche Monster jemals gegeben hat.
Falls ich es richtig verstanden habe, sagt dieser Artikel folgendes aus: HÄTTE es Sterne mit 55000 bis 56000 Sonnenmassen gegeben, dann WÄREN sie nicht zu einem Schwarzen Loch kollabiert, sondern vollständig in einer Supernova Explosion aufgelöst worden. Mehr nicht.

Was dann solche Seiten wie "Grenzwissenschaften-Aktuell" draus machen, kann man an deinem Link sehen.
Zitat von knopperknopper schrieb:Oder passt dann die Formel nicht mehr?
Wäre durchaus denkbar.
Zitat von knopperknopper schrieb:Was würde wohl Harald Lesch dazu sagen?
https://www.youtube.com/watch?v=u6l4A6MxepU

Der geht von 100 bis 1000 Sonnenmassen und einer Lebensdauer von 3 Millionen Jahren aus. So ungefähr ab der 8. Minute (falls du dir den Mainstream nicht komplett antun möchtest)


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Ein Neutronenstern im Labor?

26.02.2015 um 10:06
@Peter0167

hmm ok..aber schon seltsam. Das ist ja dann sowas wie ne Anomalie.
Kleine Sterne werden nicht zu einem schwarzen Loch, noch nicht mal zu einem Neutronenstern. Erst wenn sie eine bestimmte Masse überschreiten.
Sehr sehr große aber nun ebenfalls nicht, falls die Simulation stimmt.

s scheint mal wieder so...als ob das extra so sein sollte. Denn hätte es diese Riesendinger nicht gegeben, bzw. wären sie zu einem riesigen schwarzen Loch kollabiert, wären die anderen Sterne (und vermutlich auch unsere Sonne) erst gar nicht entstanden.

Ich finde es ne "faszinierende" Erkenntnis...


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Ein Neutronenstern im Labor?

26.02.2015 um 10:22
Zitat von knopperknopper schrieb:Das ist ja dann sowas wie ne Anomalie.
Jep, Anomalie trifft es sehr gut, wenn es denn tatsächlich so ist. Das Wasser hat ja auch seine Anomalie bei 4°C, und Sterne eben bei 55-56*10^3 Sonnenmassen.

Ich halte es jedoch für unwahrscheinlich, dass es solche Sterne je gegeben hat. Die Jungs in Minnesota haben einfach mal ihre Rechner "von der Leine" gelassen, und haben geschaut, was dabei so raus kommt, wenn Sternmassen utopische Werte erreichen.


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Ein Neutronenstern im Labor?

26.02.2015 um 18:37
@Peter0167
@knopper
Zitat von Peter0167Peter0167 schrieb: der besagte Stern wird irgendwann vor 6-7 Mrd. Jahren entstanden sein
Das glaube ich eher nicht, Sterne, die in einer Supernova enden, verweilen bestenfalls einige zehn Millionen Jahre in der Hauptreihe. Der besagte Stern wird also nur kurz vor der Sonne entstanden sein (astronomisch gesehen), wer weiß, vielleicht sogar in der selben Gaswolke.

mfg
kuno


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Ein Neutronenstern im Labor?

26.02.2015 um 20:23
@kuno7

hmm heißt also es hat womöglich schon etliche Sterne vor der Sonne gegeben? Also die Elemente halt, bzw. Woraus dann die Sonne entstanden ist.
Wenn ja wie viele ca.?


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Ein Neutronenstern im Labor?

26.02.2015 um 20:40
@kuno7

Okay, war vielleicht ein bissl zu großzügig gerechnet.... :)


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Ein Neutronenstern im Labor?

26.02.2015 um 20:40
@knopper

Ich verstehe deine Frage nicht so richtig, aber als die Sonne entstand, war das Universum so um die 9 Mrd. Jahre alt und die ersten Sterne gab es wohl schon ca. einige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall, von daher wird es wohl schon recht viele Stern-Generationen vor der Sonne gegeben haben, vor allem von Massereichen Sternen.

mfg
kuno


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