Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Warum Atomkerne aus der Form geraten - Messungen an TU Darmstadt belegen Theorie aus Japan

27.10.2016

Ein Team aus Experimentalphysikern der TU Darmstadt hat in Zusammenarbeit mit theoretischen Quantenphysikern der Universität Tokio die Ursachen der Verformung von Atomkernen erforscht. Die Forschungsergebnisse wurden nun in dem Fachjournal Physical Review Letters der American Physical Society in New York veröffentlicht.

Ein Atomkern besteht aus einer bestimmten Anzahl von Protonen und Neutronen, je nachdem welches Isotop eines chemischen Elements er darstellt. Seit langem ist bekannt, dass Atomkerne verschiedene Gestalten annehmen können. Viele sind kugelförmig, andere sind geformt wie ein Rugby-Ball oder wie eine Diskusscheibe. Einige Atomkerne können sogar ihre Form spontan ändern.


Die Präzisionsmessungen wurden am S-DALINAC Elektronenbeschleuniger des Fachbereichs Physik der TU Darmstadt durchgeführt. Bild: Jan-Christoph Hartung

Bei einer solchen Formänderung geben sie entweder Energie ab oder nehmen welche auf, wobei sie wegen der Äquivalenz von Masse und Energie dabei ein wenig leichter oder schwerer werden. Bisher waren die Ursachen des Formwechsels von Atomkernen, genauso wie die Ursachen vieler anderer Kerneigenschaften, weitgehend unklar.

Physiker um den Tokioter Professor Takaharu Otsuka haben eine Theorie entwickelt, die die Eigenschaften eines Atomkerns auf die Kräfte zwischen den vielen im Kern befindlichen Protonen und Neutronen zurückführt und es ermöglicht, etwa die Gestalt eines Atomkerns in einem Groß-Computer zu berechnen.

Die Berechnungen am Forschungszentrum RIKEN in Tokio wurden für verschiedene Isotope des Metalls Zirkon mit 40 Protonen und Neutronenzahlen von 50 bis 70 durchgeführt, wobei mehr als 1023 (Einhunderttrilliarden) unterschiedliche Quantenzustände berücksichtigt werden mussten, ein Weltrekord.

Die mehrwöchigen Berechnungen ergaben, dass das Isotop 96Zr mit 56 Neutronen im leichtesten Zustand kugelförmig und in einem nur wenig schwereren Quantenzustand Rugby-Ball-artig deformiert sein müsse.

Die TU Darmstadt verfügt mit ihrem Elektronenbeschleuniger über eines der präzisesten Messinstrumente, die die Theorien der japanischen Physiker testen können.

Ein Team von Experimentalphysikern um den Direktor des Instituts für Kernphysik der TU Darmstadt, Professor Norbert Pietralla, führte Präzisionsmessungen durch, bei denen hochenergetische Strahlen von Elektronen an einer Folie aus Zirkon gestreut und ihre Energieabgabe an die darin enthaltenen Kerne des Isotops 96Zr präzise vermessen wurden. So wird die Gestalt der Atomkerne wie in einem hochauflösenden Elektronenmikroskop nachweisbar.

„Unsere Messungen bestätigen die Theorie der Kollegen aus Tokio“, sagt Pietralla. Damit liege nun das Verständnis vor, um nicht nur die Gestalt von Atomkernen sondern viele weitere Eigenschaften dieser komplexen Quantenobjekte zu berechnen und verlässlich vorherzusagen.

MI-Nr. 70/2016, Kremer/feu

Weitere Informationen:

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.117.172503 Die Veröffentlichung

Silke Paradowski | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.tu-darmstadt.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Neue Erkenntnisse über Flüssigkeiten, die ohne Widerstand fließen
09.07.2020 | Universität Hamburg

nachricht Im Takt der Atome: Göttinger Physiker nutzen Schwingungen von Atomen zur Kontrolle eines Phasenübergangs
09.07.2020 | Georg-August-Universität Göttingen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Neue Erkenntnisse über Flüssigkeiten, die ohne Widerstand fließen

Verlustfreie Stromleitung bei Raumtemperatur? Ein Material, das diese Eigenschaft aufweist, also bei Raumtemperatur supraleitend ist, könnte die Energieversorgung revolutionieren. Wissenschaftlern vom Exzellenzcluster „CUI: Advanced Imaging of Matter“ an der Universität Hamburg ist es nun erstmals gelungen, starke Hinweise auf Suprafluidität in einer zweidimensionalen Gaswolke zu beobachten. Sie berichten im renommierten Magazin „Science“ über ihre Experimente, in denen zentrale Aspekte der Supraleitung in einem Modellsystem untersucht werden können.

Es gibt Dinge, die eigentlich nicht passieren sollten. So kann z. B. Wasser nicht durch die Glaswand von einem Glas in ein anderes fließen. Erstaunlicherweise...

Im Focus: The spin state story: Observation of the quantum spin liquid state in novel material

New insight into the spin behavior in an exotic state of matter puts us closer to next-generation spintronic devices

Aside from the deep understanding of the natural world that quantum physics theory offers, scientists worldwide are working tirelessly to bring forth a...

Im Focus: Im Takt der Atome: Göttinger Physiker nutzen Schwingungen von Atomen zur Kontrolle eines Phasenübergangs

Chemische Reaktionen mit kurzen Lichtblitzen filmen und steuern – dieses Ziel liegt dem Forschungsfeld der „Femtochemie“ zugrunde. Mit Hilfe mehrerer aufeinanderfolgender Laserpulse sollen dabei atomare Bindungen punktgenau angeregt und nach Wunsch aufgespalten werden. Bisher konnte dies für ausgewählte Moleküle realisiert werden. Forschern der Universität Göttingen und des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie in Göttingen ist es nun gelungen, dieses Prinzip auf einen Festkörper zu übertragen und dessen Kristallstruktur an der Oberfläche zu kontrollieren. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Nature erschienen.

Das Team um Jan Gerrit Horstmann und Prof. Dr. Claus Ropers bedampfte hierfür einen Silizium-Kristall mit einer hauchdünnen Lage Indium und kühlte den Kristall...

Im Focus: Neue Methode führt zehnmal schneller zum Corona-Testergebnis

Forschende der Universität Bielefeld stellen beschleunigtes Verfahren vor

Einen Test auf SARS-CoV-2 durchzuführen und auszuwerten dauert aktuell mehr als zwei Stunden – und so kann ein Labor pro Tag nur eine sehr begrenzte Zahl von...

Im Focus: Robuste Materialien in Schwingung versetzt

Kieler Physikteam beobachtet in Echtzeit extrem schnelle elektronische Änderungen in besonderer Materialklasse

In der Physik werden sie zurzeit intensiv erforscht, in der Elektronik könnten sie ganz neue Funktionen ermöglichen: Sogenannte topologische Materialien...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Intensiv- und Notfallmedizin: „Virtueller DIVI-Kongress ist ein Novum für 6.000 Teilnehmer“

08.07.2020 | Veranstaltungen

Größte nationale Tagung für Nuklearmedizin

07.07.2020 | Veranstaltungen

Corona-Apps gegen COVID-19: Nationalakademie Leopoldina veranstaltet internationales virtuelles Podiumsgespräch

07.07.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vom Kommen und Gehen eines Mega-Sees

09.07.2020 | Geowissenschaften

KIT forscht in vier neuen Batterie-Kompetenzclustern

09.07.2020 | Energie und Elektrotechnik

Wie aus Erfindungen Innovationen werden: HZDR-Innovationsfonds fördert erfolgreich Technologietransferprojekte

09.07.2020 | Förderungen Preise

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics