Geometrische Gestalt der Kerne

Zusammenfassung

Im folgenden Kapitel werden wir uns mit der Frage beschäftigen, wie groß Atomkerne sind und welche Gestalt sie haben. Im Prinzip kann man diese Informationen aus der Streuung von z.B. Protonen oder α-Teilchen erhalten, und so basierte auch Rutherfords Erkenntnis, dass Kerne eine radiale Ausdehnung von weniger als 10⁻¹⁴m haben, auf Streuexperimenten mit α-Teilchen. In der Praxis erweist es sich jedoch als sehr schwierig, Detailinformationen aus dieser Art von Experimenten zu extrahieren, da erstens diese Teilchen selbst ausgedehnt sind und der Wirkungsquerschnitt daher sowohl die Struktur des Projektils als auch des Targets widerspiegelt, und zweitens die Kernkräfte, die zwischen Projektil und Target wirken, kompliziert und nicht sehr gut bekannt sind. Für die Untersuchung kleiner Objekte ist die Streuung von Elektronen besonders gut geeignet. Elektronen sind, soweit wir wissen, punktförmige Teilchen ohne innere Struktur. Die Wechselwirkung zwischen einem Elektron und dem Kern, Nukleon oder Quark erfolgt über den Austausch eines virtuellen Photons, der sich mit Hilfe der Quantenelektrodynamik (QED) exakt berechnen lässt. Es handelt sich also um die wohlbekannte elektromagnetische Wechselwirkung, deren Kopplungskonstante α ≈ 1/137 wesentlich kleiner als Eins ist, was bedeutet, dass Korrekturen höherer Ordnung nur eine geringe Rolle spielen.