Projektbeschreibung
Die Interaktion zwischen mehreren Nukleonen auf dem Prüfstand
Es scheint für uns selbstverständlich, dass Teilchen im Atomkern miteinander verbunden sind. Zu den Interaktionen zwischen den nuklearen Bestandteilen gibt es jedoch noch nicht genug Wissen. Das EU-finanzierte Projekt NuclearTheory möchte die Dreiteilchenkräfte zwischen diesen Bestandteilen anhand theoretischer Methoden beschreiben. Dazu wird es sich unter anderem der sogenannten effektiven Feldtheorie bedienen, die in der Teilchenphysik häufig zum Einsatz kommt. Mit diesem Ansatz konnten die Projektmitglieder bereits die Interaktionen zwischen zwei Nukleonen präzise erläutern. Jetzt wollen sie ihn auf Dreiteilchensysteme ausdehnen. Das Projekt möchte die seit Langem bestehende Herausforderung der genauen Modellierung von Kernkräften bewältigen, die allein durch die chirale Symmetrie der Quantenchromodynamik und Daten weniger Nukleonen bestimmt werden.
Ziel
Nuclear physics aims at understanding the emergence and properties of complex structures like atomic nuclei from QCD, the underlying theory of the strong interaction, and addresses some of the Big Science Questions including the origin of the elements, the limits of nuclear stability, searches for physics beyond the Standard Model and physics of neutron stars. Answering these questions requires a reliable theoretical approach to nuclear structure and reactions. Chiral effective field theory (EFT) combined with ab initio many-body methods provides an efficient and well-founded framework, and a major effort is needed to push the precision of nuclear forces and develop an efficient matching with the emerging lattice QCD results.
Recently, the PI and his group made significant breakthroughs in the two-nucleon (2N) sector by developing chiral EFT interactions which are more precise than any other potentials and, for the first time, qualify to be regarded as partial wave analysis (PWA). This shows that chiral EFT can, without any compromises on rigor and consistency, be advanced to a precision tool. While the 2N sector can be considered as solved, three-nucleon (3N) scattering data could so far not be described showing that the simplest nuclear system beyond the 2N one is not understood.
Given this success in the 2N sector, I propose to perform for the first time a PWA of 3N scattering and to determine the Hamiltonian complete up through fifth order. The project aims at solving the long-standing 3N force challenge and development of accurate, state-of-the-art nuclear forces determined solely by the chiral symmetry of QCD and few-nucleon data. The resulting Hamiltonian will be used in large-scale ab initio calculations of nuclear structure and reactions. We will also develop an efficient interface between lattice QCD and chiral EFT. If successful, these studies will establish a rigorous, fully microscopic approach to nuclear physics firmly rooted in QCD.
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) ERC-2019-ADG
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ERC-ADG - Advanced GrantGastgebende Einrichtung
44801 Bochum
Deutschland