UM WAS GEHT ES?
Unter Physikern hatte ein Ergebnis zu Heliumkernen bislang für Diskussionsstoff gesorgt: Forschende am Mainzer Mikrotron MAMI, einem Teilchenbeschleuniger für Elektronenstrahlen vom Institut für Kernphysik der Universität Mainz, haben an Heliumkernen den Übergang vom angeregten Zustand in den Grundzustand vermessen. Ihre Ergebnisse stimmten jedoch mit theoretischen Vorhersagen nicht überein. Ein Team um den Bonner Professor Ulf-G. Meißner hat nun eine Lösung für das Rätsel gefunden. Im Journal “Physical Review Letters” beschreibt das Team, wie Messungen und theoretische Vorhersagen zu den Zuständen der Heliumkerne zusammengehen.
WAS WAR DIE HERAUSFORDERUNG?
Der Helium-4-Kern, der aus zwei Protonen und zwei Neutronen besteht, galt unter Physikern lange als gut verstanden. Geklärt werden musste nun, wie die erheblichen Abweichungen zwischen Messungen und theoretischen Vorhersagen zu erklären sind.
WELCHEN ANSATZ HABEN DIE FORSCHENDEN GEWÄHLT?
Die Forschenden benutzten die effektive Feldtheorie auf dem Gitter. Damit berechneten sie den Formfaktor, ohne irgendwelche Parameter zu ändern. Sie wählten eine Darstellung der Kernkräfte aus dem Jahr 2019, die sich bereits für viele andere Messgrößen (u.a. nukleare Massen und Radien) bewährt hat.
WAS IST DAS WICHTIGSTE ERGEBNIS?
Die Forschenden aus Meißners Team können nun die Diskrepanz zwischen Messung und Theorie erklären. Meißner: “Es zeigt, dass wir den Helium-Kern doch verstehen. Wichtig ist, dass wir den angeregten Zustand exakt an der richtigen Stelle finden.”
GIBT ES EINEN ANWENDUNGSBEZUG?
Nein, das ist reine Grundlagenforschung.
WER WAR BETEILIGT?
Neben Ulf-G. Meißner vom Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik und Bethe Center für Theoretische Physik der Universität Bonn sowie vom Forschungszentrum Jülich waren Forschende der Gaziantep Islam Science and Technology University (Türkei) und der Michigan State University (USA) beteiligt.
WIE LAUTET DIE QUELLE?
Ulf-G. Meißner, Shihang Shen, Serdar Elhatisari and Dean Lee: Ab Initio Calculation of the Alpha-Particle Monopole Transition Form Factor, Physical Review Letters 132 (2024) 062501, DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.062501
WO KANN ICH MEHR ERFAHREN?
Prof. Dr. Dr. h.c. Ulf-G. Meißner vom Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik und Bethe Center für Theoretische Physik der Universität Bonn sowie vom Forschungszentrum Jülich. Kontakt: Tel. 0228/7323-65 oder -66; E-Mail: meissner@hiskp.uni-bonn.de