Zweiprotonenenbreiten

Zweiprotonenbreiten bezeichnen in der Kernphysik die Zerfallsbreite, die dem Zerfall zweier Protonen aus einem instabilen, protonenreichen Kern zugeordnet ist. Die Breite Γ_2p bestimmt indirekt die Lebensdauer des Nuklids durch die Relation τ ≈ ħ/Γ_2p. Sie hängt von der freigebenen Energie Q_2p, der Struktur des Mutterkerns sowie von Coulomb- und Kernkräfte ab und liefert Einblick in die Kopplung von Kernteilchen im Dreikörperproblem aus zwei Protonen plus Restkern.

Es gibt zwei Mechanismen des Zweiprotonen-Ausstoßes. Bei der echten Zwei-Protonen-Emission treten beide Protonen nahezu gleichzeitig aus dem Kern emittiert, ohne Zwischenstufen. Daneben kann eine sequentielle Emission stattfinden, bei der zunächst ein Proton abgegeben wird und danach ein zweites, oft über eine Zwischenstufe oder ein Zwischenzustandsrelikt erfolgt. Die gemessene Breite ist dann eine Summe der jeweiligen Beitragenden und spiegelt oft die zugrunde liegende Struktur und die Kopplung von Protonen wider.

Experimentell werden Zweiprotonenbreiten durch Spektroskopie der Zerfallsprodukte, Invariant-Mass-Methoden und Zeitauflösungen untersucht. Typische Größenordnungen der gemessenen Breiten liegen im keV- bis MeV-Bereich und hängen stark vom Mutterkern, dem Q_2p und vom Emissionsmodus ab. Theoretische Ansätze umfassen dreikörperische Modelle, R-Matrix-Formalismus und Kopplungsansätze, die Protonen-Korrelationen (Diprotonen-Wahrscheinlichkeit) berücksichtigen.

Zweiprotonenbreiten spielen eine wichtige Rolle beim Verständnis der Strukturen protonenreicher Kerne nahe der Protonen-Dripline, liefern Informationen über die Kernkräfte in Mehrteilchen-Systemen und sind relevant für Modelle der Nuklearchemie und astrophysikalischer Prozesse, in denen schnelle protonenreiche Reaktionen eine Rolle spielen.