Yukawa-Potential

Das Yukawa-Potential bezeichnet ein physikalisches Wechselwirkungspotential, das der japanische Physiker Hideki Yukawa 1935 ursprünglich zur Beschreibung der starken Kernkraft zwischen Nukleonen einführte. Im Gegensatz zum langreichweitigen Coulomb- oder Gravitationspotential, das mit 1/r abfällt, enthält das Yukawa-Potential einen zusätzlichen exponentiellen Dämpfungsterm der Form e^(-r/λ) / r, wobei λ die sogenannte Reichweite der Kraft beschreibt. Diese endliche Reichweite ergibt sich aus der endlichen Masse des vermittelnden Bosons: Je schwerer das Austauschteilchen, desto kurzreichweitiger die Wechselwirkung.

In der Astrophysik spielt das Yukawa-Potential vor allem in zwei Kontexten eine Rolle. Erstens wird es in der Kernphysik kompakter Objekte wie Neutronensterne genutzt, um nukleare Wechselwirkungen unter Extremdichten zu modellieren. Zweitens dient es als theoretischer Rahmen bei der Suche nach Modifikationen der Newtonschen Gravitation auf kurzen Skalen: Viele Erweiterungen des Standardmodells sagen eine Yukawa-artige Korrektur zum Gravitationspotential voraus, die auf Längenskalen unterhalb einiger Millimeter experimentell getestet wird. Solche Abweichungen könnten Hinweise auf zusätzliche Raumdimensionen oder neue massetragende Teilchen liefern.