Kernkräfte genauer berechnen

  • 22. September 2015

Forscher aus Bochum kombinieren effektive Feldtheorie neuem Verfahren zur Fehleranalyse.

Die Theorie der starken Wechselwirkung zwischen Quarks und Gluonen ist zwar seit langer Zeit bekannt. Sie ist aber zu kompliziert, um damit die Eigenschaften von Atomkernen zu beschreiben. Jedoch lassen sich die Kerne 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.

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.

Evgeny Epelbaum vom Institut für Theoretische Physik II der Ruhr-Universität Bochum 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, konnten wir die Eigenschaften des einfachsten nuklearen Systems, das aus einem Proton und einem Neutron besteht, beschreiben.“

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.

RUB / PH

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