Mai 2025
Mit exotischen Kernen das Universum entschlüsseln
„Ich arbeite auf dem Gebiet der theoretischen Kernphysik und entwickle ab-initio-Techniken zur Beschreibung von Atomkernen, wobei die einzelnen Nukleonen und die Kräfte zwischen ihnen als Bausteine der Theorie verwendet werden.
Mein Schwerpunkt in der Forschungsgruppe liegt auf der Berechnung der sogenannten elektromagnetischen Antworten, Eigenschaften von Kernen, die aus dem Einfluss der elektromagnetischen Kraft entstehen. Diese Eigenschaften können in Laborexperimenten mit radioaktiven Strahlen gemessen werden und geben einen einzigartigen Einblick in die innere Struktur von Kernen. Das Projekt, das in Zusammenarbeit mit experimentellen Gruppen an der Technischen Universität Darmstadt durchgeführt wird, zielt darauf ab, genaue Vorhersagen für Kerne zu liefern, die in den kommenden Jahren im Labor zugänglich sein werden.
©: Jonas Werner Photography
In meinem Projekt geht es darum, die Theorie zu erweitern, um sogenannte exotische Kerne besser erklären zu können. Diese Kerne sind instabil und haben einen großen Überschuss an Neutronen gegenüber Protonen. Exotische Kerne spielen in der kernphysikalischen Forschung eine wichtige Rolle, unter anderem weil die Extrapolation von elektromagnetischen Eigenschaften einen Zugang zu den Eigenschaften der sogenannten Kernmaterie ermöglicht, einer Art Flüssigkeit aus ungebundenen Neutronen und Protonen, die ein Schlüsselmodell für Neutronensterne ist. Daher hat diese Theorie Auswirkungen auf andere Studien, die sich über mehrere Skalen erstrecken und es ermöglichen, Eigenschaften auf der Makroskala durch Eingaben auf der Mikroskala zu beschreiben.
Die Kernphysik befasst sich mit sehr komplexen Problemen, das macht sie so interessant. Um diese Systeme zu untersuchen, entwickele ich neue Techniken und arbeite mit komplizierten Codes, die eine hohe Rechenleistung erfordern. Ich benutze MOGON, den hauseigenen Supercomputer, routinemäßig für Tests und Entwicklungen sowie für Produktionsberechnungen. Ziel ist es, zuverlässige Ergebnisse zu erhalten, die mit experimentellen Messungen verglichen werden können.
Diese Forschung ermöglicht es mir, mit mehreren Forschungsgruppen zusammenzuarbeiten, so dass ich einen Überblick über das breite Feld in Theorie und Experiment sowie über die Anwendungen in der Astrophysik erhalte.”
Dr. Francesco Marino ist seit Januar 2024 Postdoktorand in der Forschungsgruppe von Prof. Sonia Bacca. Er kam nach Mainz, um seine erste Postdoc-Stelle anzutreten, nachdem er an der Universität Mailand promovierte, wo er Kernmaterie mit ab-initio-Techniken untersuchte.