Skip to main content
main-content

30.09.2015 | Mikroelektronik | Im Fokus | Onlineartikel

Für ein besseres Verständnis komplexer Atomkerne

Autor:
Andreas Burkert

Die Frage nach dem Aufbau von Atomkernen wird seit Ewigkeiten gestellt. Doch noch immer ist dies ein ungelöstes Rätsel. Nun entwickelten Physiker ein Verfahren, mit dem man sehr präzise die Kräfte berechnen kann, die zwischen den Teilchen innerhalb des Kerns wirken.

Schon die Abmessungen bereiten Probleme. Mit nur etwa 10 Femtometer sind Atomkerne so klein, dass dort gänzlich andere Gesetze gelten und das Verständnis ob der Wechselwirkung kompliziert wird. Wie unter anderem der Springer-Autor Ernst Peter Fischer in „Der Atomkern und seine Energie“ erklärt, setzen sich Atomkerne 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.

Dabei sind Kenntnisse über die Eigenschaften von Atomkernen für zahlreiche Vorgänge von großer Bedeutung. Nun erklären Physiker, dass sich Atomkerne als Zusammensetzung aus Protonen und Neutronen beschreiben lassen, ohne dass man die innere Struktur dieser Teilchen auflösen muss. Allerdings erfordert so eine Beschreibung die genaue Kenntnis der zwischen Protonen und Neutronen wirkenden Kräfte. Für Professor Dr. Evgeny Epelbaum vom Institut für Theoretische Physik II der RUB ein Ansatz, um die Eigenschaften einfacher beschreiben zu können. Immerhin sind die Eigenschaften des aus einem Proton und einem Neutron bestehenden Zweiteilchensystems experimentell sehr gut bekannt. „Es war daher eine besondere Herausforderung, diese präzisen experimentellen Daten zu reproduzieren und eine hohe theoretische Genauigkeit zu erlangen“.

Prinzip der effektiven Feldtheorie

Doch wie ist der Physiker vorgegangen? „In der Studie haben wir hochpräzise Rechnungen unter Verwendung einer sogenannten 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.“, so Epelbaum.

Weitere Artikel zum Thema Atomphysik

Künftig 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.

Premium Partner

in-adhesivesMKVSNeuer Inhalt

BranchenIndex Online

Die B2B-Firmensuche für Industrie und Wirtschaft: Kostenfrei in Firmenprofilen nach Lieferanten, Herstellern, Dienstleistern und Händlern recherchieren.

Whitepaper

- ANZEIGE -

Technisches Interface Design - Beispiele aus der Praxis

Eine gute Theorie besticht nur darin, dass am Ende einer Entwicklung sinnvolle und nutzergerechte Produkte herauskommen. Das Forschungs- und Lehrgebiet Technisches Design legt einen starken Wert auf die direkte Anwendung der am Institut generierten wissenschaftlichen Erkenntnisse. Die grundlegenden und trendunabhängigen Erkenntnisse sind Grundlage und werden in der Produktentwicklung angewendet. Nutzen Sie die Erkenntnisse aus den hier ausführlich dargestellten Praxisbespielen jetzt auch für Ihr Unternehmen.
Jetzt gratis downloaden!

Marktübersichten

Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen. 

Bildnachweise