Rhenium-Osmium-Chronometer
# Rhenium-Osmium-Chronometer

Das Rhenium-Osmium-Chronometer wird als isotopengeochemische Methode zur radiometrischen Altersbestimmung geologischer Materialien herangezogen.
Grundlage für diese Methode ist der radioaktive Zerfall des Isotops $^{187}$Re (Rhenium) zu $^{187}$Os (Osmium) mit einer Halbwertszeit von 4,1577 · 10$^{10}$ Jahren. Diese lange Halbwertszeit erlaubt es, das Nuklidpaar $^{187}$Re und $^{187}$Os (Osmium) als Chronometer für den r-Prozess zu verwenden. Diese Idee stammte ursprünglich von D. E. Clayton. $^{187}$Re wird ausschließlich im r-Prozess erzeugt, während $^{187}$Os primär ausschließlich im s-Prozess erzeugt wird. Über das Nachbarisotop $^{188}$Os kann man auf die S-Prozess-Häufigkeit von $^{187}$Os rückschließen. Das übrige $^{187}$Os muss durch den Zerfall von $^{187}$Re entstanden sein. Das Verhältnis der Häufigkeiten von $^{187}$Re und dem nicht primär erzeugten $^{187}$Os ist dann mit dem Beginn von r-Prozess Ereignissen in unserer Galaxie und somit auch mit dem Alter unserer Galaxie korreliert.
Die Korrelation ist aber nicht exakt da zuvor einige Korrekturen angewendet werden müssen, um die physikalischen Eigenschaften der beteiligten Kerne und Reaktionen zu berücksichtigen. Die Halbwertszeit von $^{187}$Re ändert sich unter stellaren Bedingungen, wie sie z. B. in AGB-Sternen vorliegen, drastisch. Durch die vollständige Ionisierung der Atomhülle ist ein Beta-Zerfall in einen gebundenen Zustand möglich und die Halbwertszeit sinkt um 9 Größenordnung auf ca. 32,9 Jahre. Das stabile Isotop $^{187}$Os kann unter stellaren Bedingung über Elektroneneinfang zu $^{187}$Re zerfallen (Halbwertszeit 1242 Jahre). Weiterhin ist für den nur-s-Kern $^{187}$Os der Neutroneneinfangswirkungsquerschnitt entscheidend für die korrekte Berechnung der $^{187}$Os-Häufigkeit. In $^{187}$Os existiert aber ein Isomerzustand bei 9,7 keV, welcher unter stellaren Bedingung thermisch bevölkert wird, so dass sich ein temperaturabhängiger Anteil der $^{187}$Os-Isotope in diesem angeregten Zustand befindet. Der Neutroneneinfangswirkungsquerschnitt im angeregten Zustand ist aber bisher nur aus Rechnungen, nicht aus Messungen bekannt. Weiterhin wird $^{187}$Re noch zu einem geringen Anteil im s-Prozess erzeugt, da im Verzweigungspunkt des s-Prozesses bei $^{185}$W eine schwache Verzweigung stattfindet und ca. 6 % des $^{187}$Re-Isotops doch über den s-Prozess erzeugt werden.