Auf unserer Erde gibt es nach derzeitigem Wissensstand 94 chemische Elemente, die natürlich vorkommen. Wobei die Bezeichnung „natürlich vorkommend“ etwas irreführend ist: Denn keines der Elemente, die wir aus unserer Umwelt kennen und aus denen etwa unsere Körper bestehen, ist hier auf der Erde entstanden. Unser Planet ist aus Materie zusammengesetzt, die aus den Weiten des Alls kommt. Er besteht aus Atomarten, die aus dem Inneren von riesigen Sternen stammen und bei deren Explosion, einer sogenannter Supernova, ins All geschleudert wurden. Die Teilchen, die dann auf der Erde landen, sind nichts anderes als Sternenstaub.

Supernovae gehören zu den faszinierendsten Phänomenen im Kosmos. Wenn ein Stern wie unsere Sonne, nur deutlich massereicher, allen Wasserstoff und Helium in seinem Inneren zu schwereren Elementen fusioniert hat, geht ihm irgendwann der Brennstoff für die Kernfusion aus. Doch der sterbende Stern verlöscht dann nicht einfach, sondern verabschiedet sich mit einer gewaltigen Explosion, wobei weitere schwere Elemente entstehen.

Die Atome, die durch die Supernova ins All geschleudert werden, rasen danach durch den Kosmos. Unter anderem aus ihnen entstehen dann wieder neue Himmelskörper — wie zum Beispiel unsere Erde. Davon geht die Wissenschaft zumindest aus, denn restlos verstanden ist das Phänomen der stellaren Nukleosynthese — der Bildung der Elemente in Sternen — bis heute nicht. Doch es gibt Möglichkeiten, ihr auf die Spur zu kommen, und zwar hier unten auf der Erde. Zum Beispiel in Dresden-Rossendorf mithilfe einer neuen Beschleuniger-Massenspektrometrie-Anlage.

Prof. Anton Wallner leitet am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) die Abteilung „Beschleuniger-Massenspektrometrie und Isotopenforschung“ und arbeitet zusammen mit seinem Team an dieser neuen Messanlage, die imstande ist, winzigste Spuren ferner Sternenexplosionen einzufangen. Die Anlage trägt den Namen Helmholtz Accelerator Mass Spectrometer Tracing Environmental Radionuclides — oder abgekürzt HAMSTER. Die Massenspektrometrie-Anlage HAMSTER sammelt Teilchen, die nicht aus unserem Sonnensystem stammen können, und hilft so, ihre Spur zurückzuverfolgen. Was verrät uns das über den Kosmos und die Enstehung der Elemente? Das bespricht detektor.fm-Redakteur Johannes Schmidt im „Forschungsquartett“ mit Anton Wallner.