Atomkerne besser verstehen dank neuer Methode
Theorie bekannt, aber zu kompliziert
Atomkerne setzen sich aus Protonen und Neutronen zusammen, die ihrerseits eine komplizierte innere Struktur haben und aus sogenannten Quarks und Gluonen bestehen. Obwohl die Theorie der Starken Wechselwirkung zwischen Quarks und Gluonen seit langer Zeit bekannt ist, ist sie zu kompliziert, um damit die Eigenschaften von Kernen zu beschreiben.
Jedoch lassen sich Atomkerne als Zusammensetzung aus Protonen und Neutronen beschreiben, ohne dass man die innere Struktur dieser Teilchen auflösen muss. So eine Beschreibung erfordert allerdings die genaue Kenntnis der zwischen Protonen und Neutronen wirkenden Kräfte.
Das Zweiteilchensystem
Die Eigenschaften des aus einem Proton und einem Neutron bestehenden Zweiteilchensystems sind experimentell sehr gut bekannt. Es war daher eine besondere Herausforderung, diese präzisen experimentellen Daten zu reproduzieren und eine hohe theoretische Genauigkeit zu erlangen. Prof. Dr. Evgeny Epelbaum vom Institut für Theoretische Physik II der RUB erklärt, wie er und seine Kollegen dabei vorgegangen sind:
„In der Studie haben wir hochpräzise Rechnungen unter Verwendung einer so genannten effektiven Feldtheorie zu den Kräften zwischen Protonen und Neutronen durchgeführt. Kombiniert mit einem neuen Verfahren zur Analyse der theoretischen Unsicherheiten, das wir in einer früheren Studie entwickelt haben (siehe Infokasten), konnten wir die Eigenschaften des einfachsten nuklearen Systems , das aus einem Proton und einem Neutron besteht, beschreiben.“
In Zukunft größere Atomkerne
In Zukunft sollen diese Studien auf größere Kerne erweitert werden, um beispielsweise mehr über die zwischen einem Proton und zwei Neutronen wirkenden Kräfte zu erfahren. Solche Dreiteilchenkräfte sind bislang noch nicht gut theoretisch verstanden und stehen daher im Mittelpunkt der aktuellen Forschung zur theoretischen Kernphysik.
Förderung
Diese Studien wurden im Rahmen des ERC Starting Grant NuclearEFT sowie des CRC 110 (Uni Bonn) an der RUB durchgeführt.
Weitere Informationen
Prof. Dr. Evgeny Epelbaum, Institut für Theoretische Physik II, Fakultät für Physik und Astronomie, Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel: (0234) 32-28707
evgeny.epelbaum@rub.de
Titelaufnahme
E. Epelbaum, H. Krebs, U.-G. Meißner, (2015): Precision nucleon-nucleon potential at fifth order in the chiral expansion, Phys. Rev. Lett., DOI: 10.1103/PhysRevLett.115.122301
s. auch http://inspirehep.net/record/1334416
Infokasten
Der erste Teil der Studie wurde bereits vor einiger Zeit bereits in Eur. Phys. J. A51 (2015) 5, 53
veröffentlicht und von den Editoren zum EPJ A Highlight gewählt.
http://epjh.epj.org/epja-news/945-epja-highlight-a-new-generation-of-chiral-nucl…
Darüber hinaus ist die Arbeit zum Highlight in Europhysics News gewählt worden (Vol. 46 No. 4):
http://www.europhysicsnews.org/component/content/article/190-highlights/vol-46-n…
Media Contact
Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie
Von grundlegenden Gesetzen der Natur, ihre elementaren Bausteine und deren Wechselwirkungen, den Eigenschaften und dem Verhalten von Materie über Felder in Raum und Zeit bis hin zur Struktur von Raum und Zeit selbst.
Der innovations report bietet Ihnen hierzu interessante Berichte und Artikel, unter anderem zu den Teilbereichen: Astrophysik, Lasertechnologie, Kernphysik, Quantenphysik, Nanotechnologie, Teilchenphysik, Festkörperphysik, Mars, Venus, und Hubble.
Neueste Beiträge
Diamantstaub leuchtet hell in Magnetresonanztomographie
Mögliche Alternative zum weit verbreiteten Kontrastmittel Gadolinium. Eine unerwartete Entdeckung machte eine Wissenschaftlerin des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme in Stuttgart: Nanometerkleine Diamantpartikel, die eigentlich für einen ganz anderen Zweck bestimmt…
Neue Spule für 7-Tesla MRT | Kopf und Hals gleichzeitig darstellen
Die Magnetresonanztomographie (MRT) ermöglicht detaillierte Einblicke in den Körper. Vor allem die Ultrahochfeld-Bildgebung mit Magnetfeldstärken von 7 Tesla und höher macht feinste anatomische Strukturen und funktionelle Prozesse sichtbar. Doch alleine…
Hybrid-Energiespeichersystem für moderne Energienetze
Projekt HyFlow: Leistungsfähiges, nachhaltiges und kostengünstiges Hybrid-Energiespeichersystem für moderne Energienetze. In drei Jahren Forschungsarbeit hat das Konsortium des EU-Projekts HyFlow ein extrem leistungsfähiges, nachhaltiges und kostengünstiges Hybrid-Energiespeichersystem entwickelt, das einen…