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_-Alex-_
Anmeldungsdatum: 06.03.2007
Beiträge: 262
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 _-Alex-_ Verfasst am: 24. Feb 2010 19:10 Titel: Unelastische Protonenstreuung an Kernen |
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Moin,
wir haben letzten in 13/2 mit Kernphyisk angefangen und die unelastische Protonenstreuung an Kernen war eines der ersten Themen.
Ich wollte jetzt mal fragen, wie dieser Stoß abläuft, also womit das denn genau stößt. Weil Protonen und der Kern müssten sich ja eigentlich erstmal abstoßen. Beruht der Stoß jetzt auf der abstoßenden Coulomb-Kraft wie beim Rutherfordschen Streuversuch, oder kollidieren da ernsthaft die Kerne miteinander? Die Elektronen dürften ja eigentlich kein so großes Hindernis darstellen, weil die ja eine sehr geringe Masse im Vergleich haben.
Ich habe die Frage schon dem Lehrer gestellt. Der hat dann erzählt, dass ich das nicht so trennen solle und das Atom mehr als ganzen mir vorstellen soll, aber irgendwie fand ich die Antwort nicht befriedigend.
lg |
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mayap
Anmeldungsdatum: 15.12.2009
Beiträge: 301
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| mayap Verfasst am: 26. Feb 2010 09:36 Titel: |
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Hi! Hab leider grad nicht viel zeit, aber dass inelastische Protonenstreuung an Kernen was mit dem Gesamtatomen zu tun hat, stimmt nicht. Der name definiert bereits, dass Protonen am Atomkern streut. Unelastisch heisst, dass er nicht nur wien gummiball wegfliegt, sondern den Kern anregt durch den Stoß, also mehr als nur die Stoßenergie verliert.
Sprich: vorstellung ist: einzelnes Proton stößt auf einen Kern und hinterlässt dabei noch mehr Energie im Kern (Proton kann auch komplett im Kern aufgenommen werden) Das Potential, um das es geht, ist das Kernpotential, bzw. Hard-Core Potential. Vielleicht hilft das schonmal bei der weiteren suche! |
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_-Alex-_
Anmeldungsdatum: 06.03.2007
Beiträge: 262
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| _-Alex-_ Verfasst am: 26. Feb 2010 17:44 Titel: |
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Danke schon einmal für die Antwort.
So etwas habe ich mir anfangs auch mal gedacht, aber dann hab ich mich gewundert, wieso diese Kernkräfte, von denen wir in der Schule bis jetzt leider eigentlich nichts erfahren haben, das Proton nicht irgendwie einfängt. |
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mayap
Anmeldungsdatum: 15.12.2009
Beiträge: 301
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| mayap Verfasst am: 26. Feb 2010 19:51 Titel: |
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Auch das kann passieren! Kommt immer auf die genaue Energie an.
Diese Kernkraft ist bis zu einer Grenze abstoßend und dann wieder anziehend. Allgemein ist sie auch noch viel Komplizierter und da können noch mehr Dinge passieren 
Die Kernkraft alleine ist auch anziehend, das heisst, wenn ein Neutron ankommt, wird es (falls es nicht zu schnell ist) eingefangen. Die Coulombkraft (Proton vs. Protonen im Kern) macht den abstoßenden Teil aus, gerade bei den geringen Abständen.
Ich kann dir leider auch nichts allzu genaues sagen, ohne zu wissen, welches Modell ihr beschreibt, da das ganze eher ein Gemisch aus mehreren Teilen ist, das im genauen Grundlagen der Quantenmechanik benötigt...(und auch noch nicht 100%ig erforscht )
Was ich in der Schule immer gelernt hab, war dass die Nukleon-Nukleonkräfte sind, wie Klebebälle, und nur wirkt, wenn sich beide berühren. Das hilft meist für viele Erklärungen... |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18026
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| TomS Verfasst am: 27. Feb 2010 11:59 Titel: |
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| mayap hat Folgendes geschrieben: | | Diese Kernkraft ist bis zu einer Grenze abstoßend und dann wieder anziehend. |
Nein, das ist nicht so, wie du ja unten selbst sagst.
| mayap hat Folgendes geschrieben: | | Die Coulombkraft (Proton vs. Protonen im Kern) macht den abstoßenden Teil aus ... |
Aber die Coulomb-Kraft ist eben nicht die Kernkraft; letztere hat eine ganz andere Ursache. Nur weil beide Kräfte im Kern vorkommen, darf man sie nicht in einen Topf werfen.
| mayap hat Folgendes geschrieben: | | ... und nur wirkt, wenn sich beide berühren. Das hilft meist für viele Erklärungen... |
Die Kernkraft ist extrem kurzreichweitig, ca. von der Größenordnung eines Kerns. Nach dem Bild der modernen Quantenfeldtheorie werden alle Kräfte durch AUstauschteilchen vermittelt; im Falle der elektromagnetsichen Wechselwirkung ist dies das masselose Photon, im Falle der Kernkraft das nicht masselose Pion. Man erhält eine stark vereinfachte (!) Darstellung des Nukleon-Nukleon-Potentials wie folgt:
 = -U_0 \frac{e^{-m_\pi r}}{r})
Im Gegensatz zur Coulombkraft kommt noch der exponentielle Dämpfungsterm hinzu.
Wegen der langreichweitigen abstoßenden Coulombkraft zwischen Kern und Proton muss man die Protonen natürlich auf genügend große Energien beschleuniugen, damit sie nahe genug an den Kern herankommen, um eingefangen zu werden. Lässt man diese Effekte der Coulombabstoßunf weg, so zeigt sich, dass der Proton- und der Neutroneinfang bei geringen Energie praktsich identisch verlaufen. Aus Sicht der Kernkraft verhalten sich Proton und Neutron identisch, der Unterschied stammt im wesentlichen aus der Coulombkraft.
Diese Ähnlchkeit von Proton und Neutron wird mathematsich durch die sogenannte starke Isospinsymmetrie beschrieben.
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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mayap
Anmeldungsdatum: 15.12.2009
Beiträge: 301
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| mayap Verfasst am: 27. Feb 2010 13:46 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | | mayap hat Folgendes geschrieben: | | Diese Kernkraft ist bis zu einer Grenze abstoßend und dann wieder anziehend. |
Nein, das ist nicht so, wie du ja unten selbst sagst.
Das Problem ist, dass als Kernkraft oft in der Schule die Kernkraft und die Coulombkraft bezeichnet wird. War bei uns jedenfalls so. Kernkraft dort war allgemein die Kraft, die ein Kern auf ein Proton ausübt Das macht meine Erklärung schon ein wenig verwirrend
http://de.wikipedia.org/wiki/Kernpotential
Da war ich selbst nicht allzu konsequent in der Bezeichnung, sorry.
| mayap hat Folgendes geschrieben: | | Die Coulombkraft (Proton vs. Protonen im Kern) macht den abstoßenden Teil aus ... |
Aber die Coulomb-Kraft ist eben nicht die Kernkraft; letztere hat eine ganz andere Ursache. Nur weil beide Kräfte im Kern vorkommen, darf man sie nicht in einen Topf werfen.
Wie gesagt, man bezeichnet oft die Kernkraft als Gesamtkraft, die der Kern auf ein Nukleon ausübt. Selbst der Povh macht das. Auch das Wood Saxon Potential wird oft als Kernpotential bezeichnet.
| mayap hat Folgendes geschrieben: | | ... und nur wirkt, wenn sich beide berühren. Das hilft meist für viele Erklärungen... |
Die Kernkraft ist extrem kurzreichweitig, ca. von der Größenordnung eines Kerns. Nach dem Bild der modernen Quantenfeldtheorie werden alle Kräfte durch AUstauschteilchen vermittelt; im Falle der elektromagnetsichen Wechselwirkung ist dies das masselose Photon, im Falle der Kernkraft das nicht masselose Pion. Man erhält eine stark vereinfachte (!) Darstellung des Nukleon-Nukleon-Potentials wie folgt:
Im Gegensatz zur Coulombkraft kommt noch der exponentielle Dämpfungsterm hinzu.
Wegen der langreichweitigen abstoßenden Coulombkraft zwischen Kern und Proton muss man die Protonen natürlich auf genügend große Energien beschleuniugen, damit sie nahe genug an den Kern herankommen, um eingefangen zu werden. Lässt man diese Effekte der Coulombabstoßunf weg, so zeigt sich, dass der Proton- und der Neutroneinfang bei geringen Energie praktsich identisch verlaufen. Aus Sicht der Kernkraft verhalten sich Proton und Neutron identisch, der Unterschied stammt im wesentlichen aus der Coulombkraft.
Diese Ähnlchkeit von Proton und Neutron wird mathematsich durch die sogenannte starke Isospinsymmetrie beschrieben. |
Dabei ist aber zu beachten, dass die ursprüngliche Frage die Frage nach Protonenstreuung ist, und da auch die Coulombkraft eine Rolle spielt. Im Rahmen der Schule ist ein Modell einer Austauschwechselwirkung wohl auch nicht besonders hilfreich, daher habe ich die didaktisch einfachere Beschreibung mit Hilfe des Hard Core Potentals verwendet. Zudem hat das Yukawa Potential eine Reichweite , die ca. 1% des Protondurchmessers ausmacht (ca. 1,4*10^-17m Reichweite vs. 1,7*10^-15m Nukleonendurchmesser ) und damit wiklich in dieser Anwendung als Hard Core potential angesehen werden kann. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18026
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| TomS Verfasst am: 27. Feb 2010 17:47 Titel: |
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Ich will auch nicht die Coulombkraft wegdiskutieren, sondern nur feststellen, dass sie eben etwas anderes als die (starke) Kernkraft ist und nichts mit ihr zu tun hat.
Wie kommst du darauf, dass das Yukawa-Potential eine Reichweite von nur ca. 1% des Protondurchmessers hat?
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