Teilchenphysik Überraschung in der Welt der Atomkerne
Neue Simulationen zeigen: Würde man den Aufbau von Atomkernen nur ein wenig verändern, könnte unser Universum ganz anders aussehen.
Atomkerne sind der Stoff, auf dem unsere Existenz basiert. Sie sind aus positiv geladenen Protonen und ungeladenen Neutronen aufgebaut. Doch was passiert, wenn sich diese zu Kernen verbinden? Diese Frage beschäftigte schon Generationen von Physikern. Forscher aus Bonn, Bochum, Jülich und den USA untersuchten sie mit einer neuen Computersimulation.
Im Atomkern kann es unterschiedlich aussehen
Wie sich die Protonen und Neutronen im Kern genau anordnen, ist je nach Atom unterschiedlich: In manchen Atomen sind die Kerne aus Clustern aufgebaut. Das sind Gruppen von je zwei Protonen und Neutronen, die man auch als Alpha-Teilchen bezeichnet. In anderen Atomen lassen sich diese Alpha-Teilchen dagegen nicht beobachten.
Forscher ändern das Mischungsverhältnis
Wenn zwei Alpha-Teilchen in einem Atomkern zusammenkommen, beeinflussen sich beide gegenseitig – sie treten miteinander in Wechselwirkung. Wenn die relative Position der Protonen und Neutronen in beiden Alpha-Teilchen zueinander gleich bleibt, nennt man diese Wechselwirkung lokal. Sonst spricht man von einer nicht-lokalen Wechselwirkung.
Die Forscher – aus der RUB Prof. Dr. Evgeny Epelbaum – haben in ihren Simulationen das Mischungsverhältnis zwischen lokalen und nicht-lokalen Wechselwirkungen variiert: Sie haben immer mehr lokale Wechselwirkungen beigemischt.
Von gasförmig zu flüssig
Dabei zeigte sich ein unerwarteter Effekt: Ab einem bestimmten Mischungsverhältnis änderte sich der Zustand des Kerns fundamental. Bildlich gesprochen, ging der Kern von einem gasförmigen in einen flüssigen Zustand über. Wäre das Verhältnis der lokalen zur nicht-lokalen Wechselwirkung also nur ein kleines bisschen anders, sähe unser Universum ganz anders aus.
Die Simulationen bieten ein völlig neues Werkzeug, um die Verbindung von Kernstruktur zu den Kernkräften genauer zu verstehen.
