Neue Einblicke in den Zerfall neutronenreicher Atomkerne
Forschende verbessern Mikrophysik für die Entstehung schwerer Elemente im Universum.
Wie entstehen schwere Elemente im Universum? Eine wichtige Rolle spielen dabei extrem neutronenreiche Atomkerne und deren Beta-Zerfallsraten. Diese konnten bislang kaum experimentell bestimmt werden. Forschende der TU Darmstadt haben nun theoretische Vorhersagen für solche Prozesse entwickelt und erfolgreich mit experimentellen Daten verglichen.
Im Mittelpunkt der Studie stehen Beta-Zerfallsraten neutronenreicher Kerne, die für die Elementsynthese im Universum von großer Bedeutung sind. Um diese Zerfallsraten besser zu verstehen und vorherzusagen, entwickelte das Team moderne „Ab-initio“-Methoden der Kernphysik. Dabei werden die Eigenschaften der Atomkerne direkt aus den fundamentalen Wechselwirkungen zwischen ihren Bestandteilen berechnet, ohne empirische Anpassungen an bekannte Messwerte vorzunehmen.
Die Forschenden kombinierten moderne Kernkräfte und Zerfallsoperatoren mit Vielteilchen-Methoden, um die Struktur der Kerne und daraus die Zerfallsraten präzise zu bestimmen.
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Ein zentrales Ergebnis der Arbeit: Die theoretischen Vorhersagen stimmen sehr gut mit experimentellen Daten überein – in jenem Bereich, in dem solche extrem neutronenreichen Kerne derzeit an Beschleunigeranlagen untersucht werden können. Die neuesten Experimente dazu fanden am Forschungszentrum [🔎] RIKEN in Japan statt.
Die Ergebnisse tragen außerdem dazu bei, die Struktur exotischer Atomkerne besser zu verstehen und Modelle zur Entstehung schwerer Elemente im Universum zu verbessern.
Durchgeführt wurden die Arbeiten von Zhen Li, Postdoktorand in der Arbeitsgruppe von Achim Schwenk an der TU Darmstadt. Co-Autor ist [📄] Takayuki Miyagi, ehemaliger Postdoktorand der Gruppe, der inzwischen auf eine Professur an der University of Tsukuba in Japan berufen wurde. Gefördert wurde die Forschung durch den ERC Advanced Grant „EUSTRONG“. [TU Darmstadt / dre]
Weitere Informationen
- Originalpublikation
Z. Li, T. Miyagi & A. Schwenk, Ab Initio Calculations of 𝛽-Decay Half-Lives for 𝑁=50 Neutron-Rich Nuclei, Phys. Rev. Lett. 136, 182501, 5. Mai 2026; DOI: 10.1103/xjv9-t6sn - Physics of the strong interaction for nuclear forces and nuclei at the extremes (Achim Schwenk), Theory Center, Institut für Kernphysik, TU Darmstadt
