.,. Rheinisch-Westfälische Akademie der Wissenschaften --. VORTRÄGE N365. i.. DIETER STÖFFLER HANS VOLKER KLAPDOR 11.

Transkript

1 .., J 1.,. 1 - Rheinisch-Westfälische Akademie der Wissenschaften II, 1 1 ;i,. '. L VORTRÄGE N365 DIETER STÖFFLER Geologie der terrestrischen Planeten und Monde HANS VOLKER KLAPDOR Der Beta-Zerfall der Atomkerne und das Alter des Universums.J 111, -..l.. i.. 1 LI -- _, - i Westdeutscher Verlag

2 340. Sitzung am 1. April 1987 in Düsseldorf CIP-Titelaufnahme der Deutschen Bibliothek Stöffler, Dieter: Geologie der terrestrischen Planeten und Monde/ Dieter Stöffler. Der Beta-Zerfall der Atomkerne und das Alter des Universums/ Hans Volker Klapdor. - Opladen: Westdt. Ver!., 1989 (Vorträge / Rheinisch-Westfälische Akademie der Wissenschaften: Natur-, Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften; N 365) ISBN NE: Klapdor, Hans V.: Der Beta-Zerfall der Atomkerne und das Alter des Universums; Rheinisch-Westfälische Akademie der Wissenschaften (Düsseldorf): Vorträge I Natur-, Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften Der Westdeutsche Verlag ist ein Unternehmen der Verlagsgruppe Bertelsmann by Westdeutscher Verlag GmbH Opladen Herstellung: Westdeutscher Verlag Satz, Druck und buchbinderische Verarbeitung: Boss-Druck, Kleve Printed in Germany ISSN ISBN

3 Inhalt Dieter Stöfjler, Münster Geologie der terrestrischen Planeten und Monde 1. Inhalt und Aufgabe der Planetologie Aufbau des Sonnensystems Methoden der Exploration und Analyse der Planeten und Monde Geologische Grundprozesse auf den terrestrischen Planeten und Monden Geologische Formationen der planetaren Oberflächen a) Impaktformationen b) Vulkanische Formationen c) Tektonische Erscheinungen d) Fluviatile, glaziale und äolische Formationen Gesteine und Mineralien der planetaren Krusten Der innere Aufbau der terrestrischen planetaren Körper Vergleichende geologische Entwicklungsgeschichte der terrestrischen Planeten und des Mondes Ursprung und Entstehung der terrestrischen planetaren Körper a) Solarnebel und Kondensation... ' 47 b) Akkretion und Kollisionsgeschichte Literatur Diskussionsbeiträge Professor Dr.-Ing. Rolf Staufenbiel; Professor Dr. rer. nat. Dieter Stöjjler; Professor Dr. phil. nat. habil. Hermann Flohn; Professor Dr. rer. nat. Eckart Kneller; Professor Dr. med. Ekkehard Grundmann; Professor Dr. rer. nat. Tasso Springer; Professor Dr. rer. nat., Dr. rer. nat. h. c. Ewald Wicke; Professor Dr.-lng. Friedrich Eichhorn; Professor Dr. rer. nat. Werner Schreyer Hans Volker Klapdor, Heidelberg Der Beta-Zerfall der Atomkerne und das Alter des Universums Vorwort

4 6 Inhalt 1. Einleitung: Schwache Wechselwirkung und Entwicklung des Universums Ein Durchbruch im Verständnis des ß-Zerfalls neutronenreicher Kerne Elementsynthese und das Alter des Universums Wo werden die schweren Elemente im Universum gebildet? Produktionsraten der Kosmochronometer Neue Produktionsraten korrigieren das Alter des Universums Vergleich mit anderen Altersbestimmungen Kosmologie Kosmologische Konstante A und Alter des Universums Die Dichte nicht-baryonischer dunkler Materie und die Neutrinomasse Zusammenfassung Literatur

5 Geologie der terrestrischen Planeten und Monde von Dieter Stöjjler, Münster 1. Inhalt und Aufgabe der Planetologie Die Erforschung der Eigenschaften, der zeitlichen Entwicklung und der Entstehung der Planeten und ihrer Satelliten als geologische Körper ist nicht älter als zwanzig Jahre. Geowissenschaftlich orientierte Planetenforschung - in ihrem Ursprung und ihrer Entwicklung unabdingbar an die Weltraumfahrt gebunden - steht in einer sehr engen Wechselbeziehung zur Raumfahrttechnik und ist in ihrem wissenschaftlichen Inhalt in hohem Maße interdisziplinär. Die Geologie der Planeten und Monde" 1 beinhaltet jedoch nicht einfach eine Übertragung oder Ausdehnung der herkömmlichen Geowissenschaften auf das gesamte Sonnensystem. Vielmehr ist die Planetologie", wie dieses Fachgebiet am besten bezeichnet wird, eine eigenständige Wissenschaft, die in ihren Methoden, Inhalten und Zielen sehr deutlich von den traditionellen Geowissenschaften unterschieden ist. In der Planetologie kreuzen sich eine Vielzahl naturwissenschaftlicher Disziplinen, wie z.b. Astronomie, Astrophysik, Aeronomie, Plasmaphysik, Kernphysik, Kosmochemie und nicht zuletzt natürlich die Geowissenschaften mit den Fächern Mineralogie, Geologie und Geophysik. Dabei erscheint die Erkenntnis bedeutsam, daß die Planetologie die traditionellen Geowissenschaften bereits heute sehr stark befruchtet und in Zukunft immer stärker befruchten wird. Die Planetologie hat beispielsweise erst ermöglicht, daß intelligente Fragen hinsichtlich globaler Aspekte der Entstehung der Erde und ihrer frühen Entwicklung heute gestellt werden können. Ein besonders auffallendes Element der Planetologie ist die Sprunghaftigkeit im Erkenntniszuwachs. Eine einzige Raumsonde, etwa die Voyager-Sonde, mit der das Satellitensystem des Jupiter erkundet wurde, hat dem Planetologen innerhalb weniger Stunden, Tage oder Wochen Einblick in eine völlig neue Welt verschafft, die vorher nahezu unbekannt war. Die Informationen über eine solche neue Welt" erreichen uns nicht allmählich und in kleinen Portionen, wie dies bei der Erforschung der Erde über einen sehr langen Zeitraum hinweg sich vollzog, son- 1 Es ist heute international üblich, den Begriff Geologie" als eine allgemeine wissenschaftliche Disziplin zu verstehen, die sich nicht mehr ausschließlich dem Wortsinn entsprechend mit der Erde beschäftigt, sondern mit allen festen Körpern des Sonnensystems, insbesondere mit den erdähnlichen, den sog. terrestrischen Planeten und Monden.

6 Der Beta-Zerfall der Atomkerne und das Alter des Universums von Hans Volker Klapdor, Heidelberg Vorwort Der hier vorliegende Text stellt eine etwas erweiterte Fassung des gehaltenen Vortrages dar. Die Erweiterungen sind erforderlich, um aus zeitlichen und didaktischen Gründen im mündlichen Vortrag abgekürzte Argumentationen einwandfrei darzustellen. Ganz herzlich möchte ich mich für die Einladung zu diesem Vortrag und deren Initiierung durch Herrn Prof. W. Priester bedanken, dem ich wesentliche Impulse während unserer Anwendung kernphysikalischer Ergebnisse auf astrophysikalische und kosmologische Fragestellungen verdanke. 1. Einleitung: Schwache Wechselwirkung und Entwicklung des Universums Die Erkenntnis der engen Verbindung zwischen den Gesetzen der Mikrophysik, der Astrophysik und der Kosmologie stellt eine der wichtigsten Entdeckungen unseres Jahrhunderts dar. Sie hat diese Disziplinen in ungeahnter Weise einander nahe gerückt und neue Perspektiven zu ihrer Entwicklung eröffnet. Abb. 1 - von SttELDON GLASHOW stammend und Symbol eines kürzlich diesen Zusammenhängen gewidmeten Internationalen Symposiums (KLAPDOR 1986) - mag die engen Verknüpfungen zwischen der Struktur der Großen Vereinigungstheorien (= GUTs, Grand-Unified Theories) und der Kosmologie, sowie zwischen Kern-, Teilchen- und Astrophysik verdeutlichen. Warum sind insbesondere die mit der schwachen bzw. elektroschwachen W echselwirkung verbundenen Naturphänomene von so grundlegender Bedeutung für die Entwicklung des Kosmos? Einige Beispiele sind: - Ohne schwache Wechselwirkung gäbe es keine schweren Elemente im Universum. - Neutrinos sind die besten Kandidaten für die dunkle Materie im Universum. Sie könnten daher durch ihre Masse entscheiden, ob das Universum offen oder geschlossen ist, d. h., ob es bis in alle Ewigkeit expandieren oder nach endlicher Zeit kollabieren wird zu eventuellem neuen Urknall.