Technische Universität Darmstadt - 02.06.2017
Erkenntnis durch Vereinfachung: Forscher der TU Darmstadt untersuchen "starke Kernkraft"
Darmstadt, 2. Juni 2017. Die "starke Kernkraft" spielt eine entscheidende Rolle für die Existenz der Materie im sichtbaren Universum. Was diese Kraft ausmacht, ist Gegenstand einer Forschungsarbeit an der TU Darmstadt, die jetzt in den "Physical Review Letters" veröffentlicht wurde. Zur Beschreibung der Vorgänge im Atomkern nutzten die Physiker eine theoretische Vereinfachung, die sich möglicherweise auch auf schwerere Kerne übertragen lässt.
Die jüngst veröffentlichte Forschung befasst sich mit der sogenannten "starken Kernkraft". Sie spielt eine entscheidende Rolle für die Existenz der Materie im sichtbaren Universum. Wie genau dieser Mechanismus, fundamental beschrieben durch die Quantenchromodynamik als Wechselwirkung zwischen den isoliert nicht beobachtbaren Quarks und Gluonen, die Kraft hervorbringt, die Protonen und Neutronen in Atomkernen bindet, ist Gegenstand der aktuellen Forschung.
Dafür nutzten die Wissenschaftler ein wichtiges Konzept in der theoretischen Physik: effektive Feldtheorien. Vereinfacht gesagt, brechen solche Theorien mikroskopische Details auf ihren wesentlichen Inhalt herunter, indem sie den mathematischen Formalismus auf den gewünschten Detailgrad anpassen. Dieser Ansatz kann als Wahl einer geeigneten "theoretischen Auflösung" interpretiert werden. Dies ist vergleichbar mit der Wahl größerer Pixelgrößen für aus der Ferne betrachtete Großbildschirme als für kleine Smartphones, um den gleichen visuellen Eindruck zu erreichen.
Die Betrachtung aus der Distanz ermöglicht es außerdem, größere
Zusammenhänge zu sehen. In diesem Fall ist das die Beschreibung von Kernen
basierend auf einem einfachen aber mächtigen Prinzip: Im sogenannten
"Unitaritätslimes" zeigen Systeme von Protonen und Neutronen universelles
Verhalten, welches sie mit scheinbar sehr unterschiedlichen Teilchen, wie
zum Beispiel Atomen in ultrakalten Gasen, teilen. In diesem Grenzfall
werden die physikalischen Eigenschaften der beobachteten Zustände durch
einen einzigen Parameter bestimmt, der die Wechselwirkung dreier Teilchen
charakterisiert. Die Wissenschaftler zeigen, dass Atomkerne aus bis zu
vier Teilchen (zum Beispiel Helium) in diesem Grenzfall in guter Näherung
beschrieben werden. Weiterhin ist es möglich, die theoretische Auflösung
durch eine Folge von Korrekturen zu erhöhen. Auf diese Weise erhält man
eine gute Beschreibung der experimentellen Bindungsenergien basierend auf
einer kleinen Zahl experimenteller Daten.
Die beteiligten Wissenschaftler vermuten, dass sich dieser Ansatz auch auf
schwerere Kerne ausdehnen lässt.
An der Veröffentlichung waren neben Forschern der Technischen Universität
Darmstadt im Rahmen einer internationalen Kollaboration auch
Wissenschaftler der George Washington University sowie der Université
Paris-Sud und der University of Arizona beteiligt.
Die Veröffentlichung:
Der Aufsatz "Nuclear Physics Around the Unitarity Limit" ist erschienen in
den "Physical Review Letters", Vol. 118, Issue 20, und wurde als "Editors'
Suggestion" hervorgehoben. Er ist online verfügbar:
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.118.202501
Weitere Informationen unter:
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.118.202501
- Die Veröffentlichung im Netz
Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung unter:
http://idw-online.de/de/institution17
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Quelle:
Informationsdienst Wissenschaft e. V. - idw - Pressemitteilung
Technische Universität Darmstadt, Silke Paradowski, 02.06.2017
WWW: http://idw-online.de
E-Mail: service@idw-online.de
veröffentlicht im Schattenblick zum 7. Juni 2017
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