Hard Science Fiction

Wenn du dich in einen Neutronenstern vorwagst, wirst du dort auf einen Zustand der Materie stoßen, der so fremdartig ist, dass Physiker ihn am liebsten mit Begriffen aus der italienischen Küche beschreiben. Willkommen im Reich der Nuklearen Pasta. Etwa einen Kilometer unter der Kruste herrscht ein verzweifelter Kampf zwischen zwei Kräften: der elektrischen Abstoßung der Protonen und der starken Kernkraft, die alles zusammenhalten will. Da die Protonen keinen Platz mehr haben, fangen sie an, sich in bizarren Strukturen anzuordnen, um Energie zu sparen. • Gnocchi-Phase: Zuerst bilden die Protonen und Neutronen kleine, eiförmige Klumpen (nicht mehr kugelrund wie im…

Die theoretisch höchste Temperatur, die nach den Gesetzen der Physik möglich ist, liegt bei etwa 1,417×10³² Kelvin. Das ist eine 1 mit 32 Nullen. Das Zentrum unserer Sonne wirkt mit 1,5×10⁷ Kelvin im Vergleich wie ein Gefrierfach. Heißer werden kann es nicht, weil die Wellenlänge der von einem Objekt abgestrahlten Energie hier die Planck-Länge erreicht – und das ist die kleinstmögliche Längeneinheit. Wenn Materie diesen extremen Zustand erreicht, bricht unsere Physik zusammen. Die vier Grund-Wechselwirkungen (Gravitation, Elektromagnetismus, starke und schwache Kernkraft) verschmelzen zu einer einzigen Urkraft. Raum und Zeit verwandeln sich in chaotischen Quantenschaum. Ein derart heißes Teilchen würde…

Das neunte Element – Fluor. Das Element mit der Ordnungszahl 9 schafft es, mit fast allen anderen außer den Edelgasen Helium und Neon Verbindungen einzugehen. Fluor bringt sogar Wasser zum Brennen, wobei Fluorwasserstoff und Sauerstoff entstehen. Glas bzw. Sand – chemisch Siliziumdioxid und der Inbegriff von Stabilität – wird aufs Heftigste von Fluor angegriffen, das sich auch durch Glasbehälter frisst. Viele Metalle wie Stahl oder Kupfer entzünden sich in einer Fluor-Atmosphäre von selbst. Wie kann man Fluor dann aufbewahren? Man nutzt seine hohe Reaktivität. Lagert man Fluorgas in Behältern aus speziellen Nickel-Legierungen, greift es zwar die äußerste Atomschicht des…

Wie hat es wohl ausgesehen, als unsere Erde und ihre Nachbarn vor Milliarden von Jahren aus einer protoplanetaren Wolke geboren wurden? Astronomen der Europäischen Südsternwarte (ESO) ist es gelungen, diesen faszinierenden Prozess fast in Echtzeit einzufangen. Rund um den Stern WISPIT 2 im Sternbild Adler spielt sich derzeit nämlich ein kosmisches Drama ab. In einer gewaltigen Scheibe aus Gas und Staub wachsen zwei neue Welten heran. Die beiden neugeborenen Planeten, WISPIT 2b und WISPIT 2c, sind wahre Schwergewichte. Der äußere Planet, WISPIT 2b, hat etwa die fünffache Masse des Jupiter. Er kreist in etwa 60 Astronomischen Einheiten (Abstand Erde-Sonne)…

Chaotisch! Während man sich vor nicht allzu langer Zeit dieses Elementarteilchen noch als positiv geladene Kugel vorstellte, weiß man heute, dass es viel komplizierter ist. Da wären schon mal die Bausteine des Protons, die Quarks. Das einfachste Modell besagt, dass ein Proton aus drei Valenzquarks besteht, nämlich zwei Up-Quarks mit einer Ladung von je zwei Dritteln und einem Down-Quark mit einer Ladung von minus einem Drittel. Summiert ergibt das – 2/3+2/3-1/3 – na, was? – ja, die bekannte positive Ladung von exakt eins. Rechnet man allerdings die Massen der drei Quarks zusammen, müsste das Proton weitaus (!) leichter sein.…

Blei-208 hat den schwersten Atomkern, der nach heutigem Stand des Wissens absolut stabil ist. Alle schwereren Atome zerfallen früher oder später. Wieso? Stell dir im Atomkern ein Tauziehen zwischen zwei gegensätzlichen Kräften vor. Die Starke Kernkraft – ein Produkt der Starken Wechselwirkung – hält als Kleber die Protonen und Neutronen im Kern zusammen. Sie ist die stärkste Kraft im Universum, hat aber einen entscheidenden Nachteil: eine extrem kurze Reichweite von etwa 10^-15 Metern. Da allerdings die Protonen alle positiv geladen sind, stoßen sie sich gegenseitig ab. Diese Abstoßung – von der hundert mal schwächeren elektromagnetischen Wechselwirkung verursacht – hat…

Kurz gesagt: nein. Für eine genauere Antwort müssen wir aber definieren, wovon wir sprechen. Das Vakuum des Weltalls hat einen Druck von etwa 10^-19 bar. Je nach Umgebung finden sich pro Liter ungefähr tausend Atome. Das führt zu ein paar interessanten Eigenschaften, die in der Science Fiction nicht immer korrekt wiedergegeben werden. Da wäre bei sehr hohen Geschwindigkeiten etwa die Tatsache, dass Reibung da durchaus eine Rolle spielt. Der aktuell hitzebeständigste bekannte Stoff ist eine Keramik aus Hafnium, Kohlenstoff und Stickstoff (Hafniumcarbonitrid), die erst bei 4000 Grad Celsus schmilzt. Ab spätestens einem Zehntel der Lichtgeschwindigkeit wirkt aber jedes einzelne…

Ganz sachte! Das Landen auf einem Asteroiden gleicht weniger dem Aufsetzen auf einem Planeten als vielmehr dem vorsichtigen Andocken an eine im tiefen Ozean des Alls schwebende Felswand. Das liegt an der extrem unterschiedlichen Masse. Während du bei der Landung auf dem Planeten alles tun musst, um nicht beim Aufprall zerquetscht zu werden, besteht die größte Herausforderung bei einem Asteroiden darin, nicht gleich wieder abzuprallen. Statt von einer klassischen Landung sprechen Ingenieure daher meist von einem »Rendezvous«, bei dem sich das Schiff über Wochen langsam an die Flugbahn und die Eigenrotation des Objekts anpasst, um schließlich einen behutsamen Kontakt…