(*Dieser Text wurde 1997 von den Mitgliedern des Instituts als Beitrag zur
Fakultätsbroschüre erstellt.)
Was die Welt im Innersten zusammenhält
Das Arbeitsgebiet
Die Untersuchung der Atomkerne sowie der Hadronen
und ihrer Wechselwirkungen ist ein wichtiges Gebiet der Grundlagenforschung. Atomkerne
sind quantenmechanische Vielteilchensysteme, in denen drei der vier fundamentalen
Wechselwirkungen, die starke, die elektromagnetische und die schwache, wirksam sind.
Hohe Bindungsenergien machen die Untersuchung der Hadronen und Kerne mit
hochenergetischen Teilchenstrahlen notwendig, zu deren Erzeugung Beschleuniger
erforderlich sind. Das Institut für Kernphysik betreut seit 1968 einen
Van-de-Graaff-Tandembeschleuniger, der stetig ausgebaut wurde und
eine hervorragende Maschine für die Grundlagenforschung im Bereich der
Niederenergiekernphysik ist. Zusammen mit modernen Detektor- und
Datenerfassungssystemen verfügt das Institut damit über ein ausgezeichnetes
Forschungsinsturmentarium.
Physikalische Fragestellungen
In den ungefähr 2500 bekannten Nukliden zeigt sich eine ungeheure Vielfalt
verschiedenartiger Strukturen und Anregungsformen von Atomkernen. Die Bestimmung der
sehr unterschiedlichen Kernformen (sphärisch, ellipsoidförmig,
triaxial), ihrer Stabilität bei hoher Drehgeschwindigkeit oder Temperatur sowie die
Spektroskopie extrem deformierter
(superdeformierter) Kerne stellt einen Forschungsschwerpunkt am Institut dar. Hierzu zählt
auch die Suche nach Kernen mit unterschiedlichen koexistierenden Kernformen. Weitere
Forschungsarbeiten in Köln konzentrieren sich auf Untersuchungen verschiedener
Kollektivbewegungen angeregter Kerne wie Kernrotationen, Oberflächenschwingungen und
der magnetischen Dipolschwingungen (Scherenmode).
Bei der Erforschung leichter Kerne steht die Nukleon-Nukleon-Wechselwirkung im
Vordergrund. Wegen ihrer Spinabhängigkeit sind die Verwendung spinpolarisierter Strahlen
und die Messung von Polarisationsobservablen wesentlich. Messungen am
Dreinukleonenstreusystem sind u.a. durch die Suche nach experimentellen Beweisen der
theoretisch postulierten Dreikörperkräfte motiviert. Die Untersuchung des
Viernukleonensystems, wie z.B. mit Deuteron-Deuteron-Reaktionen, ist auch für
Fusionsenergie- und astrophysikalische Fragen von Bedeutung.
Experiment und Apparaturen
Moderne Detektorenentwicklung ist, wie auch die Entwicklung spezialisierter Meßapparaturen,
für die experimentelle Forschung unabdingbar. In Köln wurde neben verschiedenen
Polarimetern und Geräten zur Messung von Zerfallszeiten (Plunger) das
OSIRIS-Würfelspektrometer aufgebaut, mit dem wichtige
Erkenntnisse auf dem Gebiet der Non-Yrast-Spektroskopie gewonnen werden konnten.
Langjährige Entwicklungsarbeiten an Quellen polarisierter Strahlen lieferten Erkenntnisse, die
in die Konstruktion der Quelle polarisierter Ionen für das Cooler-Synchroton COSY-Jülich
eingebracht werden konnten.
Im Rahmen von Diplom- und Doktorarbeiten wurde ein leistungsstarkes
Meßdatenerfassungssystem entwickelt und gebaut.
Forschung und Lehre
Für die Ausbildung der Studenten ist die Beteiligung an modernen Forschungsprojekten von
besonderer Bedeutung. Experimente am Großgerät Tandembeschleuniger
bieten die Möglichkeit, vielfältige Kenntnisse auf den Gebieten der Vakuumtechnik,
der Elektronik, der
Datenverarbeitung und der Computertechnik zu erwerben, eine Voraussetzung für die guten
Berufschancen der hier ausgebildeten Physiker in einer Vielzahl von Berufsfeldern.
Kollaborationen und Förderung
Nationale und internationale Zusammenarbeit ist für das Institut wichtig und
selbstverständlich. Unsere Partnerinstitute sind u.a.:
Univ. Bochum, LBL Berkeley, GSI Darmstadt, TH Darmstadt, Univ. Göttingen, INR Dubna,
Uni. Erlangen, FZ Jülich, LN Legnaro, Univ. Padua, FZ Rossendorf, Univ. Stuttgart, Univ.
Tokio, Univ. Yale.
Die Forschungsarbeiten am Institut für Kernphysik werden durch das BMBF, die DFG die EG
und vom FZ Jülich gefördert.