Hyperkerne sind Atomkerne, die einen Anteil von seltsamen Quarks haben. So ist ein Atomkern üblicherweise eine Kombination aus Protonen und Neutronen während ein Hyperkern zusätzlich ein seltsames (im Sinne von “beinhaltet ein strange quark”) Teilchen beinhaltet, wie z.B. ein Lambda-Baryon.
Eine kürzlich erschienene Veröffentlichung von HFHF-Wissenschaftlern beleuchtet die Geheimnisse hinter der Produktion von Hyperkernen, besonders in hochenergetischen, relativistischen Schwerionenkollisionen.
Hierfür hat das Team um Tom Reichert und Marcus Bleicher einen neuartigen theoretischen Ansatz angewendet, um die Produktion von leichten Kernen und Hyperkernen zu erklären, die im STAR-Experiment gemessen wurden. Dieser Ansatz kombiniert:
- Dynamische Modelle: Diese Modelle erklären allgemein die Produktion von Baryonen. Diese werden üblicherweise für die Simulation von Schwerionenkollisionen verwendet und liefern ein solides Bild dieser Kollisionen.
- Zwischenquellen: Nach diesen Modellen bilden sich in einem weiteren Schritt lokale, im thermischen Gleichgewicht befindliche Quellen. Diese können wiederum Baryonen produzieren, insbesondere solche mit seltsamen Quarks..
- statistische Produktion von seltsamen Baryonen : Im Inneren dieser Quellen findet ein statistischer Zerfallsprozess statt, der zur Bildung von Kernen führt.
Frühere Forschungen haben bereits gezeigt, dass dieser Ansatz erfolgreich für die Produktion normaler Kerne eingesetzt werden kann. Spannend war, ob dieser Ansatz auch die experimentellen Daten zur Hyperkernproduktion erklären kann.
Aber warum sind Hyperkerne eigentlich wichtig?
Die Produktion von Hyperkernen hat weitreichende Implikationen, sowohl in der Teilchenphysik als auch in der Astrophysik. Hyperkerne können Hinweise auf die Eigenschaften von Hypermaterie bei extrem hohen Dichten liefern. Dieses Wissen ist für Modelle, die stellare Materie in Supernova-Explosionen und bei Kollisionen von Neutronensternen beschreiben, von großer Bedeutung. Einige der letzten Blogartikel beschrieben die Kilonova - die Dynamik selbiger hängt auch massiv von der Struktur der Materie im Inneren eines Neutronensterns ab.
Aber wie schlägt sich das Modell der HFHF-Forscher denn nun? Erstaunlich gut! Mit diesen wissenschaftlich doch recht einfachen Zutaten konnten die experimentell gewonnenen Daten zuverlässig beschrieben werden. Aber ein Rätsel bleibt.
Bei bestimmten Hyperkernen (genau gesagt den sogenannten 4Λ H und 3Λ H) tritt im Vergleich zu den normalen Kernen (genau gesagt 4He und 3He) eine Anomalie auf. Dieses Rätsel kann mit den bestehenden Modellen nicht erklärt werden. Gleichzeitig könnte die genaue Beschreibung dieses Modells wichtige Aufschlüsse über die Produktion und Interaktion von Hyperkernen geben, zum Beispiel in Neutronensternen.
Hier sind weitere Messungen und theoretische Rechnungen nötig - aber das Gute ist. Die Forscherinnen und Forscher der Helmholtz Forschungsakademie Hessen für FAIR sind dran.
Die Originalpublikation ist hier zu finden: