Ab-initio-Theorie der Atomkerne

Mehr als 99,9 Prozent der Masse im sichtbaren Universum sind in den Atomkernen konzentriert. Diese bestehen aus Protonen und Neutronen, die zusammen auch als Nukleonen bezeichnet werden. Die Nukleonen wiederum sind aus noch kleineren Bausteinen, den Quarks und Gluonen, aufgebaut. Zwischen diesen wirkt die sogenannte Starke Wechselwirkung, eine Fundamentalkraft, die für den Zusammenhalt der Quarks und Gluonen im Inneren von Nukleonen sorgt und ihre Eigenschaften bestimmt. Die Starke Wechselwirkung tritt aber nicht nur zwischen Quarks und Gluonen innerhalb eines Nukleons auf. Sie wirkt auch zwischen den Bausteinen verschiedener Nukleonen. Damit ist die Starke Wechselwirkung auch für die Kräfte zwischen Kernteilchen verantwortlich.

Paarweise Wechselwirkungen zwischen zwei Nukleonen sind bereits relativ gut verstanden. Somit können Physiker beschreiben, was im Inneren des einfachsten Atomkerns – bestehend aus zwei Nukleonen – vor sich geht. Ganz anders sieht es aus, wenn man kompliziertere Atomkerne bestehend aus drei oder mehr Nukleonen betrachtet. Hier geben die Wechselwirkungen bislang Rätsel auf. An dieser Stelle setzt die Forschung von Prof. Dr. Evgeny Epelbaum im Rahmen seines ERC Advanced Grants an. Epelbaum will mit seinem Team die Kräfte beschreiben, die in einem System aus drei und mehr Nukleonen wirken. Dazu nutzen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler einen theoretischen Zugang, der als effektive Feldtheorie bekannt ist und in der Teilchenphysik eine breite Anwendung findet. Mit diesem Ansatz hat die Bochumer Gruppe in der Vergangenheit bereits präzise die Wechselwirkungen zwischen zwei Nukleonen beschrieben. Nun wollen sie den Ansatz auf Drei-Teilchen-Kräfte übertragen.

Der ERC Advanced Grant von Evgeny Epelbaum Grant ist mit 2,5 Millionen Euro dotiert. Er startet 2021.

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