Den "starka kraften" spelar en avgörande roll för att materia finns i det synliga universum. Forskare vid TU Darmstadt forskar inom det området och publicerade nyligen sina resultat i Fysiska granskningsbrev . För att beskriva processerna i kärnan använde de en metod för teoretisk förenkling som kan vara tillämpbar på tyngre kärnor.

Den senaste publikationen handlar om den så kallade "starka kraften" som spelar en avgörande roll för att materia finns i det synliga universum. Hur exakt denna mekanism, fundamentalt beskrivs av teorin om kvantkromodynamik som interaktionen mellan kvarkar och gluoner (elementarpartiklar som dock inte kan observeras isolerat), åstadkommer kraften som binder samman protoner och neutroner i atomkärnor är fortfarande en fråga om aktiv forskning.

Forskarna använde sig av ett viktigt begrepp inom modern teoretisk fysik:effektiva fältteorier. Enkelt uttryckt, sådana teorier kokar ner mikroskopiska detaljer till deras väsentliga innehåll genom att skräddarsy den matematiska formalismen till den detaljnivå man strävar efter att beskriva. Detta tillvägagångssätt kan tolkas som att man väljer en lämplig "teoretisk lösning, " ungefär som att skärmar som bara tittas på ett stort avstånd kan ha mycket större pixlar än en smartphone för att säkerställa samma visuella intryck.

Att titta på avstånd kan faktiskt göra det möjligt för en att se mer, dvs. den berömda "stora bilden". I detta fall, detta innebär att börja beskrivningen av kärnor med något mycket enkelt:i det som kallas "enhetsgränsen, " system av protoner och neutroner uppvisar universellt beteende som de delar med till synes mycket olika partiklar som atomer i ultrakalla gaser. I denna gräns, en enda parameter, relaterat till interaktionen mellan tre partiklar, styr de fysiska egenskaperna hos observerade tillstånd. Forskarna visar att faktiskt atomkärnor upp till fyra beståndsdelar (dvs. helium) kan väl approximeras med denna enkla gräns, och att det är möjligt att systematiskt öka den teoretiska upplösningen genom att beräkna en sekvens av korrigeringar.

Den här vägen, en bra beskrivning av experimentellt observerade bindningsenergier uppnås med ett minsta antal information som används som input. De inblandade forskarna gissar att detta tillvägagångssätt också kan vara användbart för att beskriva tyngre element.