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Dr. Stefan Peters

3. Preis des Jahres 2017

„High-precision measurements of heavy p-process isotopes in early solar system materials“

Institut für Geologie und Mineralogie der Universität zu Köln (aktuell: Abteilung Isotopengeologie, Georg-August Universität Göttingen)

© Geoverbund ABC/J / Forschungszentrum Jülich GmbHDr. Stefan Peters
Copyright: Geoverbund ABC/J / Forschungszentrum Jülich GmbH

Auf seiner Dissertation basiert der für den Forschungspreis eingereichte Wettbewerbsbeitrag, welcher aus insgesamt vier peer-reviewed Publikationen und dem hierzu geforderten Manteldokument, in dem der Zusammenhang zwischen den Publikationen dargestellt wird, besteht. Dafür wurde er mit dem 3. Preis des ABC/J-Forschungspreises ausgezeichnet.

Eine etablierte Hypothese für die Bildung des Sonnensystems ist, dass die Schockwelle einer Supernova den Zusammenbruch der Molekülwolke verursacht hat, aus der das Sonnensystem entstanden ist. Scheinbar im Einklang mit dieser Hypothese wurden in vorherigen Studien die exotischen Isotopenzusammensetzungen mancher Meteoriten durch die Einführung von Supernova-Materialien im frühen Sonnensystem erklärt. Dr. Peters widmet sich in seinen Forschungsarbeiten der Studie von Isotopenhäufigkeiten aus einer seltenen Gruppe, den sogenannten p-Prozess-Isotopen, um die Herkunft dieser exotischen Isotopenzusammensetzungen in Meteoriten genauer zu untersuchen. Da p-Prozess-Isotope ausschließlich in Supernova produziert werden und geringe Häufigkeiten haben, sind sie empfindliche Tracer für eine mögliche Einführung von Supernova-Materialien im frühen Sonnensystem.

Aufgrund ihrer geringen Häufigkeiten ist die präzise Häufigkeitsbestimmung von p-Prozess-Isotopen in Gesteinsproben verknüpft mit analytischen Schwierigkeiten. Im Rahmen seiner Arbeiten hat Dr. Peters analytische Protokolle entwickelt, welche eine 5-10 mal bessere Präzision als bisherige Studien erreichen. Mit Hilfe dieser neuen analytischen Protokolle wurde nachgewiesen, dass Variationen des p-Prozess-Isotops 180W (Wolfram-Isotop) in Eisenmeteoriten den radioaktiven Zerfall von 184Os (Osmium-Isotop) widerspiegeln. Hiermit lieferte Dr. Peters den ersten empirischen Beweis für das bisher nur theoretisch vorhergesagte 184Os-180W-Zerfallsystem.

Die Entdeckung dieses Zerfallsystems ist besonders innovativ, da es einerseits auf hochmodernen analytischen Methoden in der Massenspektrometrie beruht und zum anderen das Potenzial besitzt, ein wichtiger neuer Tracer und Chronometer in Geowissenschaften zu werden. Dr. Peters erhielt außerdem die ersten Daten über das p-Prozess-Isotop 174Hf (Hafnium Isotop) in Meteoriten und terrestrischen Gesteinen. Im Gegensatz zu Interpretationen früherer Studien zeigte sich, dass Variationen von Hafnium-Isotopen im Sonnensystem nicht mit einer frühen Einführung von Supernova-Materialen erklärbar sind.

Die Forschungsfragen von Herrn Dr. Peters erfordern einen interdisziplinären Ansatz zwischen der klassischen Geochemie / Meteoritenforschung einerseits und dem Verständnis / Einbeziehung astrophysikalischer Modelle für die stellare Nukleosynthese und der Sonnensystembildung andererseits. Darüber hinaus sind die Arbeitsergebnisse für Kernchemiker interessant, die langlebige radioaktive Zerfallsysteme studieren.


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