28.09.2026
Vom Feuerball ins Felsenkeller-Labor: Studierende untersuchen Meteoriten
Am 8. März 2026 fiel in Koblenz ein Meteorit zur Erde und durchschlug das Dach eines Wohnhauses. Wenige Wochen später lag ein kleines Bruchstück davon auf einem Germaniumdetektor im Dresdner Felsenkeller-Untertagelabor. Gerade frisch gefallene Meteorite sind für die Forschung besonders interessant, weil sie noch radioaktive Spuren ihrer Reise durch das Sonnensystem enthalten, die mit der Zeit zerfallen.
Kosmische Strahlung erzeugt in Meteoriten sogenannte kosmogene Radionuklide. Besonders interessant sind Natrium-22 und Aluminium-26. Natrium-22 besitzt eine Halbwertszeit von rund 2,6 Jahren, Aluminium-26 von etwa 717.000 Jahren. Die beiden Nuklide reagieren deshalb auf sehr unterschiedlichen Zeitskalen. Ihre Aktivitäten und ihr Verhältnis können, zusammen mit Modellen für Produktion, Abschirmung und Größe des Meteoriten, Hinweise auf dessen Bestrahlungs- und Fallgeschichte liefern.
Das nur 1,279 Gramm schwere Bruchstück des Koblenz-Meteoriten im 3D-Scan (links) und auf der Endkappe des TU1 Detektor im Felsenkeller (rechts). Die reale Probengeometrie wird in der Monte-Carlo-Simulation berücksichtigt.
Für solche Messungen ist ein möglichst geringer natürlicher Strahlungsuntergrund entscheidend. Hier bietet Dresden besonders gute Bedingungen: Der TU1-Messplatz liegt unter rund 45 Metern Fels und verwendet zusätzlich eine massive Abschirmung aus Kupfer und Blei. Dadurch können selbst extrem seltene radioaktive Signale sichtbar werden. Die Koblenz-Probe wurde sowohl im Felsenkellerlabor des VKTA als auch im neuen Felsenkellerlabor der TU Dresden und des HZDR untersucht. Auf TU1 wurde sie vom 9. April bis 1. Mai 2026 gemessen. Auf den Falltag zurückgerechnet ergaben sich spezifische Aktivitäten von 103 ± 15 Zerfällen pro Minute und Kilogramm für Aluminium-26 und 86 ± 12 Zerfällen pro Minute und Kilogramm für Natrium-22. In der gesamten, nur 1,279 Gramm schweren Probe entspricht das jeweils nur einer Aktivität von ungefähr zwei Millibecquerel.
Gammaspektren der Meteoriten Haag, Drelów, Koblenz und Fragenstein im Vergleich zum Untergrund des TU1-Detektors. Die charakteristischen Peaks erlauben die Identifikation und Quantifizierung radioaktiver Nuklide.
Die Auswertung der Koblenz-Messung war Gegenstand der Bachelorarbeit von Konstantin Rummel in der Kernphysikgruppe am Institut für Kern- und Teilchenphysik (IKTP). Er überführte die bestehende Geant4-Simulation des Detektors in die Simulationsumgebung „remage“ – eine speziell von der LEGEND Kollaboration entwickelte Software für Simulationen von Germaniumdetektoren. Konstantin überprüfte systematische Effekte und modellierte die reale Geometrie der Meteoriten. Dafür wurde die Koblenz-Probe dreidimensional im Makerspace der SLUB gescannt und als detailgetreues Modell in die Monte-Carlo-Simulation übernommen. Konstantin Rummel verteidigte seine Bachelorarbeit am 7. September 2026 erfolgreich und wird an der geplanten Veröffentlichung der Ergebnisse als Mitautor beteiligt sein.
Die Probe aus Koblenz ist nicht der erste Meteorit, der im Felsenkeller untersucht wurde. Seit 2025 hat das Team mehrere Meteoritenproben vermessen. Ergebnisse zu den Meteoriten Haag [link] und Drelów [link] wurden bereits wissenschaftlich veröffentlicht. Die verschiedenen Proben zeigen, wie stark Größe, Form, chemische Zusammensetzung und die Verteilung der kosmogenen Nuklide die quantitative Analyse beeinflussen können.
Ein besonders eindrucksvolles neues Messobjekt ist der vor kurzem gefundene Meteorit, der voraussichtlich den Namen Fragenstein erhalten soll. Im Gegensatz zur nur 1,279 Gramm schweren Koblenz-Probe wiegt das Fragenstein-Stück rund 3,743 Kilogramm – also fast 3000-mal so viel. Seine hohe Dichte von etwa 7,88 Gramm pro Kubikzentimeter weist auf einen eisenreichen Meteoriten hin. Erste Einschätzungen deuten darauf hin, dass er möglicherweise bereits sehr lange – in der Größenordnung von einer Million Jahren – auf der Erde liegt.
Der rund 3,74 Kilogramm schwere Fragenstein-Meteorit (links). Der Meteorit in der speziell angefertigten Low-Background-Halterung auf dem TU1 Germaniumdetektor (rechts).
Für die Messung eines so großen Fundstücks musste eine spezielle Halterung angefertigt werden, da der Meteorit nicht einfach auf die Detektorendkappe gelegt werden konnte. Christoph Seibt, Doktorand in der Kernphysikgruppe des IKTP, konstruierte deshalb eine spezielle Halterung aus hochreinem Kupfer. Das verwendete Material bringt selbst nur sehr wenig natürliche Radioaktivität in die Messung ein. Christoph wertet derzeit die Daten aus. Die Messung soll helfen, die extraterrestrische Herkunft des Fundstücks abzusichern und die Grundlage für dessen Eintragung und Benennung in der internationalen Meteoritendatenbank zu schaffen.
Die Meteoritenmessungen verbinden damit mehrere Aspekte moderner Experimentalphysik: hochempfindliche Gammaspektrometrie, Monte-Carlo-Simulation, 3D-Modellierung und die Interpretation kosmogener Radionuklide. Für Studierende bieten sie die Möglichkeit, an einer überschaubaren Probe Methoden kennenzulernen, die auch in der Neutrino-, Dunkle-Materie- und Astroteilchenphysik benötigt werden. Perspektivisch sollen zusätzliche hochempfindliche Low-Background-Detektoren im geplanten Low Seismic Lab des Deutschen Zentrums für Astrophysik die Messmöglichkeiten in Sachsen weiter ausbauen.
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Kernphysik
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