Sterne mit einer anfänglichen Masse von ungefähr sieben bis elf Sonnenmassen werden als Sterne mittlerer Masse bezeichnet. Nachdem sie Wasserstoff, Helium und Kohlenstoff in ihrer Mitte verbrannt haben, treten sie in die Super-AGB-Phase ein. Zu diesem Zeitpunkt haben sie einen entarteten Sauerstoff-Neon-Kern in ihrem Zentrum, der hauptsächlich aus 16O und 20Ne besteht. Kleinere Mengen anderer Atomkerne wie 23Na, 24Mg, 25Mg und 27Al sind auch vorhanden. In dieser Phase wächst der Sauerstoff-Neon-Kern durch thermische Pulse. Diese bewirken eine ansteigende Dichte, die in einigen Fällen so hoch wird, dass Elektroneneinfangprozesse ausgelöst werden. Der doppelte Elektroneneinfang 20Ne(e^−, ν_e )20F(e^−, ν_e )20O erwärmt den Kern und löst eine explosionsartige Sauerstoffverbrennung aus. Ein solches Ereignis, das als Elektroneneinfang-Supernova bekannt ist, führt entweder zu einem Kollaps zu einem Neutronenstern oder zu einer thermonuklearen Explosion, in der ein Weißer Zwerg aus Sauerstoff, Neon und Eisen gebildet wird. Welcher der beiden Prozesse am Ende eintritt, hängt unter anderem von den Bedingungen im Kern ab, unter denen die Zündung stattfindet. Insbesondere wenn die zentrale Dichte größer als ein bestimmter kritischer Wert ist, wird angenommen, dass der Kern kollabiert.

Diese Arbeit legt den Fokus auf schwache Wechselwirkungsraten in der Vorzündungsphase. Aufgrund der relativ niedrigen Temperaturen ( T < 1 GK ) sind zu diesem Zeitpunkt nur tiefliegende Zustände (E < 100 keV) thermisch besetzt. Die Raten werden somit vollständig durch die kleine Menge an Übergängen bestimmt, die zwischen diesen Zuständen stattfinden können. In der Regel werden nur erlaubte Übergänge berücksichtigt. Es wurde jedoch gezeigt, dass der zweifach verbotene Übergang zwischen den Grundzuständen von 20Ne und 20F erhebliche Auswirkungen auf die Elektroneneinfangsrate haben kann. In dieser Arbeit wird angestrebt, die Rate relevanter verbotener Übergänge zu bestimmen, und deren Auswirkung auf die Entwicklung des Kerns zu bewerten.

Um die relevanten Kernmatrixelemente zu bestimmen, werden Berechnungen auf Basis des Schalenmodells verwendet. Diese Methode führt dazu, dass eines der Matrixelemente identisch null ist. Für dieses kann ein realistischerer Wert mit der Theorie der Vektorstromerhaltung (Conserved Vector Current, CVC) aus einem anderen Matrixelement berechnet werden. Um die Genauigkeit dieses Ansatzes zu überprüfen, werden die bereits gemessenen zweifach verbotenen Beta-Zerfälle von 36Cl und 24Na berechnet. Für 36Cl ist die vorhergesagte Rate um mehr als einen Faktor fünf zu groß. Das mittels CVC-Theorie berechnete Spektrum stimmt jedoch gut mit experimentellen Daten überein. Für 24Na ist kein experimentelles Spektrum verfügbar, aber der relative Unterschied zwischen der berechneten Rate und dem gemessenen Wert beträgt weniger als 50%.

Um den verbotenen Übergang zwischen 20 Ne und 20 F zu bestimmen, haben wir mit Experimentalphysikern zusammengearbeitet, die das 20F-Zerfallsspektrums im Bereich seiner Höchstenergie gemessen haben. In diesem speziellen Zerfall werden die wichtigen Kernmatrixelemente im Wesentlichen durch die CVC-Beziehung und den analogen Gamma-Zerfall in 20Ne bestimmt. Das resultierende Spektrum stimmt mit der Messung von 20F innerhalb der experimentellen Ungenauigkeit überein. Es wird festgestellt, dass der verbotene Übergang ziemlich nahe an seiner zuvor bekannten Obergrenze liegt, was die Einfangrate von 20Ne in einem kritischen Dichtebereich um mehrere Größenordnungen erhöht.

Um die Auswirkungen der neuen Rate auf den Sauerstoff-Neon-Kern zu bewerten, wird der Sternentwicklungs-Simulationsprogramm MESA verwendet. Der verbotene Übergang neigt dazu, die Zündungsdichte zu verringern und die Zündung von der Mitte wegzuschieben. Es wird gezeigt, dass die außermittige Zündung auf ein Nachlassen von 20Ne in der Mitte des Kerns durch den verbotenen Übergang zurückzuführen ist. Dieses führt letztendlich dazu, dass äußere Regionen mit einem höheren Massenanteil 20Ne schneller erwärmt werden.

Diese Arbeit berechnet auch die Stärke von zwei zusätzlichen verbotenen Übergängen: zwischen 24Na und 24Ne und zwischen 27Al und 27Mg. Es wird festgestellt, dass der Übergang zwischen 24Na und 24Ne nur einen geringen Einfluss auf die Zündbedingungen hat. Dieser kann sich jedoch auf die Konvektionsstabilität auswirken und für Kerne mit einem erheblichem Restbestand an Kohlenstoff von Bedeutung sein. Der Übergang zwischen 27Al und 27Mg scheint keine wesentlichen Auswirkungen zu haben.