Nukleare Pasta

Nukleare Pasta (englisch nuclear pasta) ist in der Astrophysik ein exotischer Zustand der entarteten Materie, bei dem die Nukleonen eine nicht-sphärische Form annehmen. Seinen Namen erhielt nukleare Pasta in Anlehnung an das italienische Wort für Nudeln wegen der geometrischen Form, die länglich wie bei Spaghetti, oder flach wie bei Lasagne ausfallen kann.

Formen und Umwandlung

In nicht entarteter Materie ist die Form von Nukleonen sphärisch. Wenn die Dichte der Materie Werte vom 0,2- bis 0,5-fachen der Dichte von Protonen annimmt bei Werten von 0,05 Nukleonen pro Femtometer, übersteigt der Wert der elektrischen Abstoßung durch die Coulomb-Kräfte den der Oberflächenspannung aufgrund der starken Wechselwirkung. Dadurch können die Nukleonen folgende Formen annehmen:

• Stabförmig wie Spaghetti
• Plattenförmig wie Lasagne
• Stabförmige Hohlräume in einer dichten Nukleonenmasse (die Anti-Spaghetti-Phase)
• Sphärische Hohlräume in einer dichten Nukleonenmasse (Schweizer Käse)

Die Formen wandeln sich mit steigender Dichte in der oben aufgeführten Reihenfolge um.

Auftreten

Eine Nukleare-Pasta-Phase könnte bei einem Kernkollaps während einer Supernovaexplosion auftreten.

Alternativ könnte nukleare Pasta auch beim Abkühlen eines Neutronensterns entstehen. Sie sollte sich am unteren Rand der inneren Kruste mit einer Schichtdicke von ca. 100 Metern bilden. In der Phase sollte sich ein erhöhter Wirkungsquerschnitt für Neutrinos mit einem Einfluss auf den Urca-Prozess zeigen.

In Pulsaren sollte die Nukleare-Pasta-Phase die Kopplung zwischen dem inneren Kern mit seiner Neutronen-Protonen-Flüssigkeit und der kristallinen inneren Kruste modifizieren. Dies ist versucht worden in den Periodensprüngen der Pulsare nachzuweisen.

Literatur

• G. Röpke: Correlations and Clusterung in Dilute Matter. In: W. U. Schröder (Hrsg.): Nuclear Particle Correlations and Cluster Physics. World Scientific, 2017, ISBN 981-320-936-4, S. 59. 

Siehe auch

• Spaghettisierung

Einzelnachweise

1. ↑ G. Watanabe, K. Iida, K. Sato: Thermodynamic properties of nuclear "pasta" in neutron star crusts. In: Nuclear Physics A. Band 676 (1-4), August 2000, ISSN 0375-9474, S. 455–473, doi:10.1016/S0375-9474(00)00197-4 (sciencedirect.com). 
2. ↑ F. J. Fattoyev, C. J. Horowitz, B. Schuetrumpf: Quantum Nuclear Pasta and Nuclear Symmetry Energy. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2017, arxiv:1703.01433v1. 
3. ↑ Helmut Hornung: Sterne mit großer Anziehung. In: MaxPlanckForschung. Max-Planck-Gesellschaft, April 2014, ISSN 1616-4172 (mpg.de [PDF; abgerufen am 6. Oktober 2017]). 
4. ↑ M. E. Caplan, C. J. Horowitz: Astromaterial Science and Nuclear Pasta. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2016, arxiv:1606.03646v2. 
5. ↑ A. S. Schneider, C. J. Horowitz, J. Hughto, D. K. Berry: Nuclear "pasta" Formation. In: Phys. Rev. C. Band 88, Dezember 2013, doi:10.1103/PhysRevC.88.065807, arxiv:1307.1678v1. 
6. ↑ Gentaro Watanabe, Toshiki Maruyama: Nuclear pasta in supernovae and neutron stars. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2011, arxiv:1109.3511v1.