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Mit theoretischen Methoden wollen die Forscher herausfinden, wie das Innere von Atomkernen zusammenhält.

Kern- und Teilchenphysik

ERC Advanced Grant für Erforschung der Starken Wechselwirkung

Dass die Teilchen im Inneren von Atomkernen zusammenhalten, betrachten wir oft als selbstverständlich. Dabei sind die Wechselwirkungen zwischen den Kernteilchen weitestgehend unverstanden.

Die Kräfte im Inneren von Atomkernen zu verstehen ist das Ziel von Prof. Dr. Evgeny Epelbaum. Für seine theoretische Forschung in der Kern- und Teilchenphysik erhält der Bochumer Wissenschaftler einen Advanced Grant des Europäischen Forschungsrats (European Research Council, ERC). Im Projekt „Nuclear Theory from First Principles“ will der Inhaber des Lehrstuhls für Theoretische Physik, insbesondere Hadronen- und Teilchenphysik, der RUB mit theoretischen Methoden die Kräfte beschreiben, die zwischen drei Kernteilchen wirken. Der Grant ist mit 2,5 Millionen Euro dotiert.

Starke Wechselwirkung hält Kernteilchen zusammen

„Mehr als 99,9 Prozent der Masse im sichtbaren Universum sind in den Atomkernen konzentriert“, sagt Evgeny Epelbaum. 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.

Evgeny Epelbaum wurde mit einem Advanced Grant des Europäischen Forschungsrats ausgezeichnet.

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. „Selbst für Systeme aus nur drei Nukleonen gibt es große Unterschiede zwischen experimentellen Befunden und theoretischen Vorhersagen“, schildert Evgeny Epelbaum.

An dieser Stelle setzt die Forschung 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.

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