In dieser Arbeit kombinieren wir zwei in der Kernstrukturphysik erfolgreiche ab initio Vielteilchenmethoden, das No-Core Schalenmodell (NCSM) und die Multireferenz In-Medium Similarity Renormalization Group (IM-SRG) Transformation. Dies ermöglicht einen neuen Zugang zur umfassenden Beschreibung von Grund- und Anregungszuständen mittelschwerer Kerne mit offener und geschlossener Schale.

Ausgehend von den Hauptvorteilen beider Methoden – der Entkopplung der Anregungen auf Vielteilchenlevel in der IM-SRG und der exakten Diagonalisierung im NCSM für leichte bis mittelschwere Kerne – ermöglicht ihre Kombination vollständig konvergierte no-core Rechnungen für einen noch nie erreichten Bereich der Kerne und Observablen mit moderatem Rechenaufwand. Aufgrund ihrer Effizienz und rapiden Modelraumkonvergenz eignet sich die neue Methode ideal für ab initio Studien von Grundzuständen und tiefliegenden angeregten Zuständen von Kernen bis ins mittelschwere Regime.

Wechselwirkungen aus der chiralen effektiven Feldtheorie bieten eine hervorragende Möglichkeit, Eigenschaften von Kernen ausgehend von den Grundprinzipien der Physik verankert in der Quantenchromodynamik zu beschreiben und die mangelnde Vorhersagekraft von phänomenologischen Wechselwirkungen zu überwinden. Die starke, kurzreichweitige Abstoßung der Wechselwirkungen ruft starke, kurzreichweitige Korrelationen hervor, die wir mithilfe der Similarity-Renormalization-Group Transformation, die die Modelraumkonvergenz der Vielteilchenrechnungen beschleunigt, abmildern. Dreinukleonen-Effekte, die für die korrekte Beschreibung der Masseneigenschaften der Kerne zwingend erforderlich sind, werden in unseren Rechnungen mittels der normalgeordneten Zweiteilchenapproximation behandelt, die ausreichend ist, um die Hauptwirkung der Dreiteilchenbeiträge zu erfassen.

Mit diesen Wechselwirkungen analysieren wir Grund- und Anregungsenergien in Kohlenstoff- und Sauerstoffketten, in denen traditionelle NCSM Rechnungen noch machbar sind und einen wichtigen Richtwert zum Vergleich bieten. Weiterhin studieren wir den Hoyle-Zustand in C-12, einen Clusterzustand aus drei Alphateilchen, der in traditionellen NCSM Rechnungen nicht konvergiert werden kann. Weiterhin untersuchen wir die Physik der sogenannten "Island of Inversion" in Magnesiumisotopen, bei denen die magischen Zahlen aus dem Schalenmodell verschwinden und Neue entstehen.

Aufgrund unserer Implementation der IM-NCSM Methode sind wir auf Kerne mit gerader Massenzahl beschränkt. Wir schlagen eine einfache Idee für die Erweiterung auf ungerade Kerne mittels des "particle-attached particle-removed" Schemas vor und analysieren diese.