Ab initio Berechnungen von Atomkernen vom Tal der Stabilität bis zu den Grenzen der Neutronen- und Protonenstabilität sind eine fundamentale Herausforderung der theoretischen Kernphysik. Die Wechselwirkungen in Atomkernen, welche aus Protonen und Neutronen bestehen, werden durch starke Wechselwirkungen bestimmt. Die fundamentale Theorie der starken Wechselwirkung ist die Quantenchromodynamik (QCD). Durch die nicht perturbative Beschaffenheit der QCD im Niederenergiebereich ist es zur Zeit nicht möglich Kernkräfte direkt aus der zugrunde liegenden Theorie zu berechnen. Die chirale effektive Feldtheorie (EFT) verbindet jedoch die Symmetrien der QCD mit Kernkräften und ermöglicht eine systematische Berechnung von nuklearen Wechselwirkungen einschlie{\ss}lich Vielteilchenkräften und Unsicherheitsabschätzungen. Wechselwirkungen basierend auf der chiralen EFT sind im Allgemeinen weicher als phänomenologische, dennoch kann eine starke Kopplung von Komponenten bei niedrigen und hohen Impulsen bestehen. Unter Verwendung von Methoden der Renormierungsgruppe (RG), z.B. der Similarity Renormalization Group, kann diese Kopplung durch eine unitäre Transformation entfernt und damit die Wechselwirkung weicher gemacht werden. Zusätzlich zum Fortschritt bei Kernkräften und RG Methoden wurden in den vergangenen Jahren mehrere ab initio Zugänge entwickelt, um mittelschwere Atomkerne in einer systematisch verbesserungsfähigen Art zu berechnen.

Wir verwenden einige dieser modernen Vielteilchenmethoden in unseren Berechnungen von Atomkernen, ausgehend von einem Satz von Zwei- und Dreiteilchenkräften, welche unter Verwendung einer störungstheoretischen Rechnung für symmetrische Kernmaterie den empirischen Saturierungspunkt innerhalb theoretischer Unsicherheiten reproduzieren. Wir untersuchen Atomkerne mit nicht abgeschlossenen Schalen von Sauerstoff bis Calcium ausgehend von Valenzschalenwechselwirkungen, welche aus Vielteilchenstörungstheorie berechnet wurden. Durch die bedeutende Rolle der Calciumisotopenkette führen wir Coupled-Cluster Rechnungen für stabile und kurzlebige, neutronenreiche Calciumisotope durch. Unsere ab initio Rechnungen zeigen, dass die Dicke der Neutronenhaut von $^{48}$Ca viel kleiner ist als Resultate aus Dichtefunktionaltheorie. Au{\ss}erdem stellt der starke Anstieg in den kürzlich gemessenen Ladungsradien bis $^{52}$Ca den Neutronenschalenabschluss $N=32$ in Frage und bietet einen Benchmark für unsere Coupled-Cluster Rechnungen. Wir erweitern unsere Untersuchung der Grundzustände auf Atomkerne mit abgeschlossenen Schalen zwischen $^4$He und $^{78}$Ni mit Hilfe der In-Medium Similarity Renormalization Group (IM-SRG). Die experimentelle Systematik von Bindungsenergien und Ladungsradien wird gut beschrieben und ermutigt das Entkoppeln von Valenzschalenwechselwirkungen mit der IM-SRG, um Atomkerne mit offenen Schalen zu untersuchen. Die Ergebnisse für Grundzustands- und Anregungsenergien sowie Ladungsradien für Atomkerne mit offenen Schalen erreichen eine ähnliche Übereinstimmung wie im Fall von Rechnungen für Atomkerne mit abgeschlossenen Schalen, und ermöglichen damit umfassende Vorhersagen für zukünftige Experimente bis zur Massenzahl $\sim80$.