Kernphysik in Erklärungsnot: Atomkerne aus der Form geraten


Der Theorie nach sollten stabile Atomkerne eine runde Form haben. Am kanadischen Forschungszentrum Triumf hat man jetzt zwei Ausreißer entdeckt. Diese bringen die Kernphysiker in Erklärungsnot.

Dirk Eidemüller | Frankfurter Allgemeine Zeitung

Atomkerne werden, obwohl es sich meist um komplizierte physikalische Systeme handelt, gerne vereinfacht als kugelförmige Zusammenballungen von Protonen und Neutronen dargestellt. Dabei sind viele Atomkerne gar nicht rund, sondern weisen deutliche Deformationen auf. Das liegt am Spiel der Kräfte, die in diesen winzigen massiven Zentren aller Materie wirken: Die starke Kernkraft hält die Protonen und Neutronen zusammen, während die elektromagnetische Kraft für eine Abstoßung der positiv geladenen Protonen sorgt. Dabei gilt grob die Faustregel: Je weniger stabil ein Atomkern ist, desto stärker ist er deformiert. Die Kerne können dann etwa abgeflacht wie ein Diskus oder langgezogen wie ein Rugbyball sein. Dass auch besonders stabile Kerne bisweilen gar nicht kugelrund sind, hat jetzt eine internationale Forschergruppe herausgefunden.

Der geöffnete 8-Pi-Detektor am kanadischen Beschleunigerzentrum Triumf in Vancouver. Mit diesem Nachweisgerät wurden die stabilen Kadmiumisotope nachgewiesen. Bild: Triumf Lab

Ähnlich wie die Elektronen in der Atomhülle sitzen die Protonen und Neutronen im Atomkern auf Schalen. Kerne gelten als besonders stabil, wenn die Zahl ihrer Bausteine zwei, acht, 20 oder 28, 50 oder 82 beträgt. Bei diesen „magischen“ Zahlen ist eine Schale vollständig gefüllt und ein Atomkern besonders stabil. So ist der Heliumkern mit je zwei Protonen und Neutronen einer der stabilsten und häufigsten Atomkerne im Universum. Nach dem Lehrbuchwissen der Kernphysik sollten nun zumindest stabile Atomkerne in der Nähe abgeschlossener Schalen ziemlich kugelförmig sein.

weiterlesen