{"id":48136,"date":"2020-12-09T17:01:00","date_gmt":"2020-12-09T16:01:00","guid":{"rendered":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/?p=48136"},"modified":"2020-12-09T16:47:00","modified_gmt":"2020-12-09T15:47:00","slug":"physik-neue-methode-fuer-praezisionsstudien-zur-starken-wechselwirkung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/forschung\/physik-neue-methode-fuer-praezisionsstudien-zur-starken-wechselwirkung\/","title":{"rendered":"Physik: Neue Methode f\u00fcr Pr\u00e4zisionsstudien zur starken Wechselwirkung"},"content":{"rendered":"<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-large is-resized\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2020\/12\/beitragsbild_ALICE-Detektor-Cern.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-48137\" width=\"650\" height=\"450\" srcset=\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2020\/12\/beitragsbild_ALICE-Detektor-Cern.jpg 650w, https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2020\/12\/beitragsbild_ALICE-Detektor-Cern-300x208.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 650px) 100vw, 650px\" \/><figcaption><em>Am ALICE-Detektor des Teilchenbeschleunigerzentrums CERN werden k\u00fcnftig Hyperonen vermessen werden. Wissenschaftler der Goethe-Universit\u00e4t sind Teil der ALICE-Kollaboration. Foto: CERN<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p><strong>Extrem dichte Neutronensterne enthalten in ihrem Inneren m\u00f6glicherweise instabile Hyperonen, die wie die stabilen Hadronen des Atomkerns, Protonen und Neutronen, durch die starke Wechselwirkung zusammengehalten werden. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Forschungskollaboration ALICE am Beschleunigerzentrum CERN haben jetzt eine Methode entwickelt, wie die starke Wechselwirkung zwischen instabilen Hadronen erstmals pr\u00e4zise im Experiment vermessen werden kann. An der Entwicklung waren Forschungsteams der Goethe-Universit\u00e4t um Prof. Harald Appelsh\u00e4user und der TU M\u00fcnchen um Prof. Laura Fabbietti beteiligt. <\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>In einem heute in Nature ver\u00f6ffentlichten Artikel beschreibt die ALICE-Kollaboration\neine neuartige Methode, welche k\u00fcnftig Pr\u00e4zisionsmessungen der starken\nWechselwirkung zwischen Hadronen am Large Hadron Collider (LHC) Beschleuniger\ndes CERN in Genf erlauben wird.<\/p>\n\n\n\n<p>Hadronen \u2013 zu denen Protonen und Neutronen geh\u00f6ren \u2013 sind\nzusammengesetzte Teilchen aus zwei oder drei Quarks, die durch die starke\nWechselwirkung zusammengehalten werden. Die Wechselwirkung ist jedoch nicht auf\ndas Innere des Hadrons beschr\u00e4nkt, sondern reicht dar\u00fcber hinaus. Sie f\u00fchrt zu\neiner sogenannten Restwechselwirkung, aufgrund derer auch Hadronen Kr\u00e4fte\naufeinander aus\u00fcben. Bekanntestes Beispiel ist die Kraft zwischen Protonen und\nNeutronen, die f\u00fcr den Zusammenhalt der Atomkerne verantwortlich ist. Eine der\ngro\u00dfen Herausforderungen der modernen Kernphysik besteht darin, eine genaue\nBerechnung der starken Kraft zwischen Hadronen zu erzielen, die auf der\nzugrundeliegenden starken Wechselwirkung der Quarks aufbaut.<\/p>\n\n\n\n<p>Im Rahmen sogenannter &#8222;Gitter-QCD&#8220;-Rechnungen kann die\neffektive starke Kraft zwischen Hadronen auf Basis der fundamentalen Theorie\nder starken Wechselwirkung zwischen Quarks berechnet werden. Diese Berechnungen\nhaben allerdings nur f\u00fcr Hadronen, die schwere Quarks enthalten, eine hohe Genauigkeit.\nDies gilt zum Beispiel f\u00fcr Hyperonen, also Hadronen, die ein oder mehrere\nsogenannte strange Quarks enthalten. Obwohl die starke Wechselwirkung durch\nKollisionen der Hadronen in sogenannten Streuexperimenten untersucht werden\nkann, ist es schwierig, diese Experimente mit instabilen Hadronen wie Hyperonen\ndurchzuf\u00fchren. Dementsprechend ist ein experimenteller Vergleich mit den\npr\u00e4zisen theoretischen Vorhersagen aus der Gitter-QCD f\u00fcr Hyperonen schwierig.<\/p>\n\n\n\n<p>In der heutigen Ver\u00f6ffentlichung der ALICE Kollaboration wird eine\nMethode vorgestellt, die es erlaubt, die Dynamik der starken Wechselwirkung f\u00fcr\nbeliebige Paare von Hadronen zu untersuchen. Dies betrifft insbesondere solche\nHadronen, die kurzlebig sind, also nach Bruchteilen von Sekunden zerfallen und\ndeshalb nicht in Streuexperimenten untersucht werden k\u00f6nnen. Stattdessen werden\ndie Hadronen in Proton-Proton Kollisionen am LHC erzeugt. Die Wechselwirkung\nzwischen ihnen kann anhand ihrer relativen Impulsverteilung vermessen werden.<\/p>\n\n\n\n<p>Prof. Laura Fabbietti von der TU M\u00fcnchen, die ma\u00dfgeblich zu den\nnun vorgestellten Ergebnissen beigetragen hat, betont, dass dieser Durchbruch\nsowohl dem LHC als auch dem ALICE Detektor zu verdanken sei. Der LHC k\u00f6nne sehr\nviele Hadronen mit strange Quarks erzeugen und erm\u00f6gliche so einen Einblick in\ndie Natur der starken Wechselwirkung. Der ALICE Detektor und dessen\nhochaufl\u00f6sende sogenannte Spurendriftkammer (TPC) wiederum b\u00f6te die\nerforderliche Pr\u00e4zision, die Teilchen zielsicher zu identifizieren und deren\nImpulse genau zu vermessen. <\/p>\n\n\n\n<p>Harald Appelsh\u00e4user, Professor an der Goethe-Universit\u00e4t, leitet\nseit zehn Jahren das ALICE TPC-Projekt und ist Mitautor der Ver\u00f6ffentlichung.\nEr arbeitet eng mit der M\u00fcnchner Gruppe von Laura Fabbietti zusammen und\nbetont, dass mit der vorgestellten Methode \u201eeine neue \u00c4ra von Pr\u00e4zisionsstudien\nder starken Wechselwirkung zwischen exotischen Hadronen am LHC\u201c eingeleitet\nw\u00fcrde.<\/p>\n\n\n\n<p>Die vorgestellte Methode wird Femtoskopie genannt, weil sich die\nuntersuchten Prozesse in einem r\u00e4umlichen Bereich von etwa 1 Femtometer (10<sup>-15<\/sup>\nMeter) abspielen. Das entspricht in etwa der Gr\u00f6\u00dfe eines Hadrons und der\nReichweite der starken Wechselwirkung. Mit dieser Methode konnte die\nALICE-Kollaboration bereits vorher Wechselwirkungen zwischen Hyperonen\nuntersuchen, die ein oder zwei strange Quarks enthalten. In der heutigen\nVer\u00f6ffentlichung wurde nun erstmals und mit hoher Pr\u00e4zision eine Messung der\nWechselwirkung zwischen einem Proton und dem Omega (\u03a9) Hyperon untersucht. Das Omega ist das seltenste aller Hyperonen\nund besteht aus drei strange Quarks.<\/p>\n\n\n\n<p>Prof. Appelsh\u00e4user betont, dass die Bedeutung der Ergebnisse \u00fcber die \u00dcberpr\u00fcfung theoretischer Berechnungen hinausreicht: \u201eFemtoskopische Untersuchungen k\u00f6nnen unser Verst\u00e4ndnis von sehr dichten stellaren Objekten wie Neutronensternen, die im Innern Hyperonen enthalten k\u00f6nnen und deren Wechselwirkung immer noch weitgehend unbekannt ist, wesentlich erweitern.\u201c<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p class=\"has-background has-very-light-gray-background-color\"><strong>Publikation: <\/strong>Shreyasi Acharya et al. (ALICE Collaboration): <strong>Unveiling the strong interaction among hadrons at the LHC.<\/strong> Nature, 9. Dezember 2020 \u2013 <a href=\"https:\/\/doi.org\/10.1038\/s41586-020-3001-6\">https:\/\/doi.org\/10.1038\/s41586-020-3001-6<\/a><br><br><strong>Erkl\u00e4r-Video <\/strong>der TU M\u00fcnchen zum Thema: <a rel=\"noreferrer noopener\" aria-label=\" (\u00f6ffnet in einem neuem Tab)\" href=\"https:\/\/www.youtube-nocookie.com\/watch?v=8ALOMhqWypc&amp;feature=youtu.be\" target=\"_blank\">R\u00e4tselhafte Neutronensterne \u2013 Pr\u00e4zise Messung der starken Wechselwirkung &#8211; YouTube<\/a><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Extrem dichte Neutronensterne enthalten in ihrem Inneren m\u00f6glicherweise instabile Hyperonen, die wie die stabilen Hadronen des Atomkerns, Protonen und Neutronen, durch die starke Wechselwirkung zusammengehalten werden. 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