PARIS / LONDON (IT BOLTWISE) – Eine neue Studie hat das langjährige Rätsel um die Stabilität bestimmter Atomkerne gelöst. Diese sogenannten magischen Kerne, die durch spezifische Protonen- oder Neutronenzahlen gekennzeichnet sind, zeigen eine außergewöhnliche Stabilität, deren Ursprung nun durch die Verbindung des Schalenmodells mit der starken Kernkraft erklärt werden konnte.
Seit fast einem Jahrhundert beschäftigen sich Kernphysiker mit der Frage, warum bestimmte Atomkerne, die sogenannten magischen Kerne, eine außergewöhnliche Stabilität aufweisen. Diese Stabilität ist mit spezifischen Zahlen von Protonen oder Neutronen verbunden, die als magische Zahlen bekannt sind. Dazu gehören Werte wie 2, 8, 20, 28, 50 und 82. Diese Zahlen bilden die Grundlage des Schalenmodells, eines vereinfachten Modells der Kernphysik, das viele Phänomene korrekt beschreibt, jedoch bislang ohne eine klare Erklärung für die magischen Zahlen.
Eine neue Studie, veröffentlicht in den Physical Review Letters, hat nun eine Brücke zwischen dem Schalenmodell und der komplexen Physik der starken Kernkraft geschlagen. Das Forschungsteam um Chenrong Ding von der Sun Yat-sen University in China hat gezeigt, dass die Stabilität dieser magischen Kerne kein direktes Ergebnis der starken Kernkraft ist, sondern ein emergentes Phänomen, das erst ab einer bestimmten Skala sichtbar wird. Diese Erkenntnis wurde durch den Einsatz von Renormierungsgruppen erreicht, die es ermöglichen, physikalische Systeme auf verschiedenen Skalen zu betrachten.
Die Forscher wählten als Ausgangspunkt den magischen Zinn-132-Kern, der 50 Protonen und 82 Neutronen enthält. Durch schrittweises Herauszoomen aus einem Modell, das Zwei- und Drei-Nukleonen-Wechselwirkungen beschreibt, konnten sie beobachten, wie sich das Modell dem vereinfachten Schalenmodell annäherte. Erst dann wurden die erwarteten Energielücken sichtbar, die die Stabilität der magischen Kerne erklären.
Diese Arbeit stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Kernphysik dar und eröffnet neue Perspektiven für die Erforschung der Nuklidkarte. Die Erkenntnisse könnten auch Auswirkungen auf die Entwicklung neuer Materialien und Technologien haben, die auf der Stabilität von Atomkernen basieren. Vittorio Somà von der Universität Paris-Saclay, der nicht an der Studie beteiligt war, bezeichnet die Ergebnisse als Meilenstein für das Forschungsgebiet.
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