Massenverschiebungen

Massenverschiebungen bezeichnen Veränderungen der effektiven oder beobachteten Masse eines Teilchens oder Systems, die durch Wechselwirkungen oder Umweltbedingungen bedingt sind. Der Begriff wird in der Quantenfeldtheorie, der Festkörperphysik und der Kern- bzw. Hadronenphysik verwendet.

Ursächlich sind Selbstenergie- und Renormierungsprozesse: Kopplungen an Felder oder an virtuelle Teilchen verschieben die Ruhemasse gegenüber dem freien Wert. In der Festkörperphysik führt die Kopplung von Elektronen mit Gitterschwingungen (Phononen) zu einer effektiven Masse m*, die von der freien Elektronenmasse abweicht.

In dichter oder heißer Materie können auch Hadronen, Mesonen oder Nukleonen Massen verschieben. Brown-Rho-Skalierung beschreibt eine mögliche Abnahme der Massen bei zunehmender Dichte. Experimentell werden in-medium Mass shifts unter anderem durch Spektren, Streuungsexperimente oder dileptonische Signale in Schwerionenkollisionen untersucht.

Die theoretische Beschreibung erfolgt durch Selbstenergien, Dyson-Gleichungen und viele-Körper-Methoden; in der Festkörperphysik durch Bandstrukturen und Elektron-Materie-Kopplung. Methoden wie Lattice QCD, QCD-Sum-Regeln oder Renormierungstheorien werden je nach System eingesetzt.

Relevanz besteht in Kern- und Hadronenphysik, Festkörperphysik und der Astrophysik, etwa bei Materiezuständen in Neutronensternen. Wichtige Begriffe sind Renormierung, effektive Masse und in-medium Effekte.