Es geht viel im Inneren atomarer Kerne vor. Protonen und Neutronen sausen herum und interagieren miteinander. Die Bewegung der Atomkernteilchen und ihr intrinsischer Drehimpuls erzeugen magnetische Momente. Zusammen können sie Atomkerne zu winzigen Magneten machen. Physikprofessor Achim Schwenk von der TU Darmstadt erklärt: “Mit Hilfe von Laserspektroskopiemethoden kann das magnetische Moment selbst exotischer, kurzlebiger Kerne sehr präzise bestimmt werden.” Als theoretischer Physiker interessiert er sich für eine erstprinzipienbasierte Beschreibung von Kernen. Die Berechnungen der magnetischen Momente waren bisher jedoch noch nicht zufriedenstellend: Die experimentell gemessenen und berechneten Werte unterschieden sich für viele Kerne.
Schwenks Team hat nun einen Durchbruch erzielt. Die berechneten Werte des magnetischen Moments stimmen besser mit den gemessenen Werten überein als je zuvor, wie die Forscher in der aktuellen Ausgabe von “Physical Review Letters” zeigen. Die neuen Berechnungen funktionieren für Kerne von relativ leichten Elementen wie Sauerstoff bis hin zu schweren Elementen wie Wismut, betont Schwenk: “Es war uns wichtig, dass wir einen weiten Massenbereich abdecken.” Signifikanter Einfluss von Zwei-Körper-Strömen
Dr. Takayuki Miyagi, Erstautor der Veröffentlichung, der bis vor kurzem als Postdoktorand in Schwenks Gruppe tätig war und nun Assistenzprofessor an der Universität Tsukuba in Japan ist, hat wesentliche Beiträge zum Erfolg geleistet. Auch Rodric Seutin lieferte wichtige Inputs für die Berechnungen. Im Rahmen seiner Doktorarbeit an der TU Darmstadt berücksichtigte er in den Berechnungen für leichte Kerne, dass die Kernpartikel während der Messung des magnetischen Moments miteinander interagieren.
