Einfžhrung i n die Astrophysik Teil 1

8.3. ENTWICKLUNG DER SONNE 407
Status der Experimente
Bisher wurden systematisch zu wenige Neutrinos gefunden. Als Erklärung wird diskutiert: Oszillationen
massiver Neutrinos. Der Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein Effekt liefert im Innern der Sonne eine
Umwandlung der Elektron-Neutrinos in Tau- bzw. Myon-Neutrinos. Diese werden im Experiment
nicht nachgewiesen. Damit das möglich ist müßen alle Neutrinosorten massiv sein. Die experimentellen
Daten fordern eine Massendifferenz, ∆m < 10 −3eV , zwischen Elektron– und Myon–Neutrino.
Über die absolute Masse liefern die Experimente keine Aussage.
Experimente der Zukunft
Das Sudbury Neutrino Observatorium (SNO) in Canada (Ontario) befindet sich in einer besonders tief
gelegenen Nickel Mine und benutzt Schwerwasser zum Nachweis
d + νe → p + p + e (8.131)
d + νx → p + n + νx
(8.132)
Die Energieschwelle ist 5 MeV.
Gleiches gilt für Super-KAMIOKANDE, das Nachfolge Gerät zu KAMIOKANDE, mit 50 000 Tonnen
ultra reinem Wasser. Die erwartete Zählrate beträgt 10 pro Tag, eine 30fache Steigerung der bisherigen
Empfindlichkeit.
8.3 Entwicklung der Sonne
• DEFINITION (CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG DER INTERSTELLAREN MATERIE)
Zum Nachschlagen:
Mit Yi bezeichnen wir das Teilchenzahl - Verhältnis der Spezies i = H, He, Metalle bezogen auf die Gesamt - Teilchenzahl
N im Volumen V der interstellaren Materie (ISM).
Yi = Ni
=
Ntot
ni
ntot
(8.133)
und mit Xi entsprechend das Massen - Verhältnis der Spezies i
Beispiele:
Xi = ρi
ρtot
(8.135)
Metalle �
i=H,He
Metalle �
i=H,He
1. Das primordiale Verhältnis (Urknallmaterie) ist:
XH = 0.75, XHe = 0.25, XMetalle = 0. Letzterem entspricht YHe = 0.08.
2. In den Wolken unserer Galaxie gilt:
XH = 0.63, XHe = 0.35, XMetalle = 0.01 und XStaub = 0.01.
3. Die Sonnenphotosphäre hat: XH = 0.69, XHe = 0.29, XMetalle = 0.02.
Yi = 1 (8.134)
Xi = 1 (8.136)
Strahlung in der ISM:
1 µ = 1 Mikrometer = 10 −4 cm. Wiensches Gesetz: T3λ−4 = 2.9.
Der Gesamtdruck im Stern ist die Summe aus dem kinetischen Druck der Teilchen Pkin und dem Druck der Photonen
Pphot:
P = ρ
˜µmH
kT + a 4
T
3
wobei ˜µ das mittlere Molekulargewicht ist. Die innere Energie ist
U = 3
2 Pkin + 3Pphot = 3ρ
kT + aT
2˜µmH
4
Energien (zum Umrechnen 1eV = 10 4 K):
(8.137)