Teilchenphysiker der Universität Tübingen weisen erstmals den Gluonen eine wichtige Rolle beim Drehimpuls der Atombausteine zu
Protonen und Neutronen sind Bausteine aller Atomkerne und damit aller Materie. Sie setzen sich ihrerseits aus kleineren Teilchen zusammen, jeweils drei Quarks, die keine eigene innere Struktur aufweisen und durch sogenannte Gluonen aneinander gebunden werden. Das Proton besitzt außerdem einen Drehimpuls („Spin“), von dem Physiker lange annahmen, dass er in erster Linie von den Quarks verursacht wird. 1987 jedoch ergab ein Experiment an der Großforschungseinrichtung CERN, dass der Spin des Protons nur zu einem kleinen Teil durch die Spins der Quarks entsteht ‒ und die Teilchenphysik stürzte in die „Spin-Krise“. Nun haben Wissenschaftler der Universität Tübingen erstmals festgestellt, dass den Gluonen eine wichtige Rolle zukommt und sie möglicherweise den Hauptanteil des Spins tragen. (more…)
Auch einfache Systeme wie neutrale Atome können chaotisches Verhalten zeigen. Das hat ein Team um Physikerin Francesca Ferlaino mit Hilfe der Quantenmechanik entdeckt. Die in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichte, bahnbrechende Forschungsarbeit eröffnet neue Wege, die Wechselwirkung von Quantenteilchen zu betrachten.
Ein Team um START- und ERC-Preisträgerin Francesca Ferlaino vom Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck hat erstmals den experimentellen Nachweis für chaotisches Verhalten von Teilchen in Quantengasen erbracht. „Wir sehen zum ersten Mal Quantenchaos im Streuverhalten ultrakalter Atome“, freut sich Ferlaino. Die Physiker haben dieses Ergebnis unter Zuhilfenahme der Zufallsmatrixtheorie (engl.: Random Matrix Theory) nachgewiesen und belegen damit den universellen Charakter dieser statistischen Theorie, welche in den 1950er-Jahren von Nobelpreisträger Eugene Wigner zur Beschreibung von komplexen Systemen formuliert worden war. Obwohl die Wechselwirkung von Neutronen mit Atomkernen damals noch nicht genau bekannt war, konnte Wigner durch die Verwendung von Zufallsmatrizen zuverlässige Aussagen zu den Eigenschaften des komplexen Spektrums treffen. Diese sogenannte Zufallsmatrixtheorie findet heute in der Physik breite Anwendung, aber auch in der Zahlentheorie, der drahtlosen Nachrichtentechnik oder im Finanzmarktmanagement, um nur einige Bereiche zu nennen. In der Bohigas-Giannoni-Schmit-Vermutung wurde die Zufallsmatrixtheorie auch mit chaotischem Verhalten in quantenmechanischen Systemen in Verbindung gebracht. Der im Vorjahr verstorbene katalanische Physiker Oriol Bohigas gilt als Vater dieser Quantenchaos-Forschung. (more…)
