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Radioaktiver Zerfall
 
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EinsteinFan
Gast





Beitrag EinsteinFan Verfasst am: 16. Mai 2013 11:31    Titel: Radioaktiver Zerfall Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Bei einem radioaktiven Zerfall wandeln sich Atomkern in andere um, dabei wird ionisierende Strahlung frei z.B. beim Betazerfall.

Beim Betazerfall wandelt sich ein down-Quark eines Neutrons in ein up-Quark um. Dabei wird aus dem Neutron ein Proton. Es wird ein Elektron-Antineutrino und ein Elektron abgegeben. Richtig?

Doch woher stammt die Energie dieses Zerfalls? Denn das Antineutrino und das Elektron haben ja eine gewissen Energie.

Warum wird aus einem down-Quark ein up-Quark?

Meine Ideen:
-
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14404

Beitrag TomS Verfasst am: 16. Mai 2013 13:03    Titel: Antworten mit Zitat

Die Umwandlung der Quarks erfolgt aufgrund der schwachen Wechselwirkung, hier speziell über den Zerfall eines Quarks in ein anderes Quark plus ein W-Boson; letzteres zerfällt dann wieder in ein Elektron und ein Elektron-Antineutrino.

Die notwendige Energie steckt im Neutron. Die Gesamtenergie ist erhalten, d.h. ein Teil der im Neutron vorhanden Ruheenrgie wird in Bewegungsenergie der Zerfallsprodukte umgesetzt.

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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
EinsteinFan
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Beitrag EinsteinFan Verfasst am: 16. Mai 2013 13:23    Titel: Antworten mit Zitat

Danke!

Wo kommt denn das W-Boson her? Gibt eines der Quarks das W-Boson spontan ab? Wenn ja, warum macht es das?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14404

Beitrag TomS Verfasst am: 16. Mai 2013 15:12    Titel: Antworten mit Zitat

Die Abstrahlung des W-Bosons entspricht in etwa der Aussendung eines Photons durch ein Elektron. Das resultiert letztlich aus der Kopplung der Fermion-Felder and die Eichbosonen
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EinsteinFan
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Beitrag EinsteinFan Verfasst am: 16. Mai 2013 15:20    Titel: Antworten mit Zitat

Und ist es so, dass eines der Quarks das W-Boson emittiert?
Und das hat wiederum etwas mit der Schwachen Wechselwirkung zu tun?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14404

Beitrag TomS Verfasst am: 16. Mai 2013 15:26    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, genau; das Quark emittiert das W-Boson und wandelt sich dabei in ein anderes Quark um; das ist ein elementarer Prozess der schwachen WW.
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EinsteinFan
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Beitrag EinsteinFan Verfasst am: 16. Mai 2013 15:35    Titel: Antworten mit Zitat

Und das Quark emittiert das W-Boson nur unter ganz bestimmten Bedingungen?
EinsteinFan
Gast





Beitrag EinsteinFan Verfasst am: 16. Mai 2013 15:44    Titel: Antworten mit Zitat

Und das Quark emittiert das W-Boson nur unter ganz bestimmten Bedingungen?

Könnte es sein, dass sich das erzeugte Elektron in eines der Schalen "setzt".
Oder wird das durch das Pauli-Prinzip verhindert?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14404

Beitrag TomS Verfasst am: 16. Mai 2013 16:22    Titel: Antworten mit Zitat

Das Quark emittiert alle mögliche Bosonen quasi immer mit einer bestimmten Amplitude; nur real werden diese Teilchen nur mit einer bestimmten Wsk. (wie beim radioaktiven Zerfall)

Es gibt keine "Schalen" im Falle der Elementarteilchen

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EinsteinFan
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Beitrag EinsteinFan Verfasst am: 16. Mai 2013 16:24    Titel: Antworten mit Zitat

Also emittieren Teilchen virtuell ständig andere Teilchen?
Und wenn diese Teilchen - in diesem Fall das W-Boson - real werden, dann kommt es zum Betazerfall?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14404

Beitrag TomS Verfasst am: 16. Mai 2013 16:41    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, so in etwa (ich scheue mich etwas vor anschaulichen Erklärungen, denn die sind manchmal irreführend)
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EinsteinFan
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Beitrag EinsteinFan Verfasst am: 17. Mai 2013 06:34    Titel: Antworten mit Zitat

Du sagst, bei der Umwandlung eines Neutrons in ein Proton ist die Gesamtenergie erhalten. Ein Teil der im Neutron vorhandenen Ruheenergie wird in Bewegungsenergie umgewandelt.

Aber wie ist das beim Beta + Zerfall. Da wandelt sich doch ein leichteres Proton in ein schwereres Neutron um. Woher kommt da die Energie?
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8245

Beitrag jh8979 Verfasst am: 17. Mai 2013 06:41    Titel: Antworten mit Zitat

Bindungsenergie des Kerns. Beim beta+ Zerfall ist es für den Kern energetisch günstiger ein Neutron zu enthalten statt ein Proton. Dies geschieht üblicherweise wenn der Kern viele Protonen (im Vergleich zu Neutronen) enthält, da diese sich ja elektrisch abstossen (Stichwort: Coulomb-Energie).
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14404

Beitrag TomS Verfasst am: 17. Mai 2013 06:57    Titel: Antworten mit Zitat

Ergänzung: der Zerfall freier, nicht in einem Kern gebundener Protonen ist aus genau diesem Grund verboten
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EinsteinFan
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Beitrag EinsteinFan Verfasst am: 17. Mai 2013 07:26    Titel: Antworten mit Zitat

Also zerfallen schwerere Teilchen immer zu leichteren.

Könnte es aber auch sein, dass nach einer bestimmten Zeit Protonen zerfallen? Auch durch die Schwache Wechselwirkung?
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8245

Beitrag jh8979 Verfasst am: 17. Mai 2013 07:43    Titel: Antworten mit Zitat

EinsteinFan hat Folgendes geschrieben:

Könnte es aber auch sein, dass nach einer bestimmten Zeit Protonen zerfallen? Auch durch die Schwache Wechselwirkung?

Ja, Protonen könnten prinzipiell auch zerfallen, aber nicht durch die schwache Kraft, sonder nur durch neue (noch nicht entdeckte) Kräfte. Allerdings beträgt die untere Grenze für die Halbwertszeit von Protonen die bis jetzt gemessen wurde mehr als ~10^30 bis ~ 10^33 Jahre (je nach Experiment).


Zuletzt bearbeitet von jh8979 am 17. Mai 2013 07:59, insgesamt einmal bearbeitet
EinsteinFan
Gast





Beitrag EinsteinFan Verfasst am: 17. Mai 2013 07:49    Titel: Antworten mit Zitat

Das bedeutet doch, dass irgendwann sämtliche Materie zerfallen ist bis auf die Elektronen?
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8245

Beitrag jh8979 Verfasst am: 17. Mai 2013 07:58    Titel: Antworten mit Zitat

jh8979 hat Folgendes geschrieben:

Ja, Protonen könnten prinzipiell auch zerfallen, aber nicht durch die schwache Kraft, sonder nur durch neue (noch nicht entdeckte) Kräfte. Allerdings beträgt die untere Grenze für die Halbwertszeit von Protonen die bis jetzt gemessen wurde mehr als ~10^30 bis ~ 10^33 Jahre (je nach Experiment).
Namenloser324
Gast





Beitrag Namenloser324 Verfasst am: 17. Mai 2013 08:42    Titel: Antworten mit Zitat

EinsteinFan hat Folgendes geschrieben:
Das bedeutet doch, dass irgendwann sämtliche Materie zerfallen ist bis auf die Elektronen?


Das Zerfallen eines Protons wurde noch nicht beobachtet, aber es könnte natürlich sein, dass die Protonen einfach extrem langlebig sind und daher man sehr lange Zeit benötigt um dies überhaupt zu beobachten. Dazu gab es Experimente in denen man herausfinden wollte ob Protonen zerfallen, wodurch man die Zerfallsdauer nach unten abschätzen kann/konnte (d.h. sie liegt oberhalb der genannten Zahlen könnte aber auch unendlich sein d.h. protonen wären dann stabil)
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