Neue Lösungen für das Massenproblem der Teilchenphysik

Die bisherigen Modelle und Theorien der Teilchenphysik, wie z.B. das Quarkmodell, das aus den unitären Symmetrien abgeleitet wurde, oder das allgemeinere Standardmodell der Teilchenphysik, das auf Quantenfeldtheorien basiert, besitzen keinen Zugang zu den Massenspektren bzw. zu den mit Massen verknüpften Eigenschaften der Teilchen. Das trifft auch für die verschiedenen in der Kernphysik verwendeten Kernmodelle zu, aus denen sich z.B. nicht die exakten Werte der Bindungsenergien und der magnetischen Dipolmomente der Kerne ergeben.

In der vorliegenden Arbeit wird ein Konstituentenmodell für die Nukleonen vorgestellt, dass sich in Anlehnung an den Aufbau der Kerne aus Protonen und Neutronen ergibt. Als Konstituenten eignen sich die Müonen und Pionen aus dem Massenspektrum der Leptonen bzw. Mesonen. Aus Vielfachen von einzelnen und Kombinationen von beiden Konstituentenarten entstehen Energieterme, die ca. 5-12 MeV über den Ruhenergien der Nukleonen liegen. Die zwei niedrigsten Zustände können als angeregte Zustände des Protons und des Neutrons dienen. Die elektrischen Ladungen ergeben sich korrekt, die Spins der Nukleonen werden durch die beteiligten Müonen bestimmt.

Durch geeignete Auswahl und Verknüpfung der aus dem Modell entstandenen Termdifferenzen im Sinne von kompletten diskreten Überlappungen kann man realistische Nukleon-Nukleon-Bindungen bilden, mit denen man die Werte der experimentell ermittelten Bindungsenergien der Kerne numerisch präzise erhält. Fürs erste werden die Bindungsenergien leichter Kerne, z.B. die Deuteronenbindungsenergie BE2H, die Bindungsenergien von alphastrukturierten Kernen, die maximale Bindungsenergie pro Nukleon BEmax/N u.a. über ein Konstituentenmodell dargestellt, ohne Kernpotentiale oder andere dynamische Theorien bemühen zu müssen. Auch lassen sich erstmalig die Ruhmassen m0,p und m0,n der Nukleonen mit großer Genauigkeit berechnen (siehe folgende Tabelle).

Tabelle: Einige wichtige Ergebnisse aus dem Teilchenmodell

Nukleon- bzw. Kerneigenschaft
Modellwert [MeV]
Experimenteller Wert [MeV]
Differenz (Modell - exp.) [MeV]
m0,p
938,2719
938,2720
- 0,0001
m0,n
939,5660
939,5654
+ 0,0006
BE2H
2,221
2,225
- 0,004
BE4He
28,278
28,296
- 0,018
BEmax./Nukleon
8,784
8,790
- 0,006



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