Alphazerfall - wozwischen wirken die Kräfte?

PhysikerAdolf · Gast

Meine Frage:
Hallo,

beim Alphazerfall ist es ja meist so, dass die Kräfte nicht mehr ausreichen, den Zellkern zusammenzuhalten... Wozwischen wirken diese Kräfte eigentlich? Zwischen Protonen und Neutronen? Protonen und Protonen?

Meine Ideen:
danke euch!

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8578

Zwischen allen Nukleonen (also Protonen-Proton, Proton-Neutronen und Neutron-Neutron).

PhysikerAdolf · Gast

Aber warum zerfällt 3H also Wasserstoff mit einem Proton und 2 Neutronen? Oder warum zerfallen Atome mit einem großen Atomkern, wenn die Kräfte zwischen alle Nukleonen besteht?

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8578

Tritium zerfällt nicht durch Alpha-Zerfall, sondern durch Beta-Zerfall (hier Beta-Minus), dabei zerfällt eines der Neutronen in ein Proton, ein Elektron und ein Antielektron-Neutrino. Die letzteren beiden verlassen dann den Kern (da die starke Kernkraft nicht auf sie wirkt).

PhysikerAdolf · Gast

Ups .. danke! Kannst du mir aber sagen, warum bei großen Atomkernen die Kernkraft nicht ausreicht? Umso größer, umso mehr Kernkräfte oder nicht? Wenn sie zwischen allen Nukleonen wirken, dann sollte ein großer Atomkern doch kein Problem sein oder?

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8578

Bei grossen Kernen sind auch immer mehr Protonen im Kern, deren elektrische Ladung sich abstossen und dadurch den Kern instabil machen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Bethe-Weizsäcker-Formel#Coulomb-Anteil

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Ein Aspekt: Die mittlere Bindungsenergie je Nukleon nimmt oberhalb Eisen ab, weiterhin begrenzt die geringe Reichweite die Größe stabiler Kerne.

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8578

Kassiopeija · Anmeldungsdatum: 26.06.2015 Beiträge: 146

Interessantes Thema!

Der Quantentunneleffekt ist anscheinend verantwortlich dafür, daß sich so ein Kernteilchen auch mal außerhalb der Coulomb-Grenze aufhält - wo die starke Kernkraft dann nicht mehr wirkt aber die EM Abstoßung.

Aber wieso ist die Alpha-Strahlung dann ein ionisierter Helium-Kern und nicht einfach ein Proton? In dem obigen Link ist eine Grafik enthalten zur Gesamtbindungsenergie, und ich würde jetzt mal drauf tippen daß Paarung & Symmetrie etwas damit zu tuen haben. [?]
D.h. das abgestossende Proton steht noch in starker Wechselwirkung mit einem anderen Proton & einem Neutron - das Neutron wiederrum mit einem Neutron. Ist das so richtig?
Allerdings, wenn man sich die einzelnen Teile so anschaut (also wie sie miteinander kräftemäßig miteinander verflochten sind) dann ist die Aufteilung keinesfalls in saubere Helium-Ionen gegeben - warum reißt so ein Vorgang den Kern nicht komplett auseinander? Oder zum. mal größere Teile?
Und was passiert bei Kernen mit ungerader Zahl an Neutronen/Protonen, wenn mal das eine, ungebundene Teilchen raustunnelt?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18049

Das Alpha-Teilchen weist pro Masse die höchste Bindungsenetgie auf, ist also sozusagen energetisch bevorzugt.

Kassiopeija · Anmeldungsdatum: 26.06.2015 Beiträge: 146

Faszinierend - Helium-4 ist anscheinend ein doppelt magischer Kern! Hier der Wikipedia-Artikel dazu:
https://de.wikipedia.org/wiki/Magische_Zahl_(Physik)
Aber wem erzähl ich das eigentlich?

Bitte mal korrigieren was falsch ist:
- der Tunneleffekt beruht auf dem Unschärfeprinzip
- Protonen lagern sich aufgrund der EM Abstoßung eher außen am Atomkern an und sind daher eher davon betroffen. Frage: Kann sowas auch mit einem Neutron passieren (zB bei kleineren Kernen) oder würde das wieder sofort eingefangen werden?
- Ist das der Grund warum es eher bei größeren Atomkernen zu Alpha-Strahlung kommt, und weniger bei kleineren?

hmm Protonen & Neutronen sind aber zusammengesetzte Teilchen aus Quarks. Bringt der Tunneleffekt jetzt ein komplettes, also 3 Quarks auf einmal ausserhalb der Coloumb-Grenze oder nur ein Quark?

Diese Quarks können anscheinend nicht alleine existieren. In einem Bericht habe ich gelesen, daß selbst wenn man versucht, so einen 3er Verband aufzulösen die erforderliche Energiemenge so hoch sei daß sich dadurch spontan ein neues Quark bilden würde und der 3er Verband somit weiter bestünde. Ist das so richtig? (Wenn es so ist ist das ungeheurlich interessant!!!) Was passiert mit dem rausgelösten Quark? Löst sich das in Energie auf oder bilden sich da halt spontan 2 neue Quarks. Das käme ja Materiebildung gleich - verletzt das nicht einen Erhaltungssatz?

Und wie ist das in einem Neutronenstern wo im Innern ein Quark-Gluon Plasma herrscht - sind da die Quarks "frei" (also aus der 3er Verankerung herausgelöst?) was vermutlich durch die immense Gravitation oder Energiedichte bewirkt wird - aber wie funktioniert das im Detail? Wer weiß das?