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Sandy6963
Anmeldungsdatum: 01.09.2023
Beiträge: 3
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 Sandy6963 Verfasst am: 01. Sep 2023 20:55 Titel: Orbitalbesetzungsregeln für Nukleonen |
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Meine Frage:
Frage zu den Orbitalbesetzungsregeln für Nukleonen:
In Bezug auf sogenannte "magische" bzw. "doppelt magische" Isotope (Isotope, bei denen die Protonen und/oder Neutronen Schalen voll besetzt sind) werden Isotope mit der Protonen- bzw. Neutronenanzahl 2, 8, 20, 28, 50 und 82 als besonders stabil. Diese Zahlen wiederum legen nahe, dass die Besetzungsregeln für Nukleonen anders als die für Elektronen sind. Mich würde nun interessieren wie diese "Regeln" im Detail lauten und warum es Unterschiede zu den Elektronen gibt.
Meine Ideen:
Wenn man beachtet, dass sich das Besetzen der Elektronenorbitale vollständig durch das Pauli-Prinzip und die Hundsche Regel erklären lassen, vermute ich dass die möglichen Quantenzahlen für Nukleonen andere sind und ggf. auch die Verteilung der Energieniveaus der Orbitale anders ist.
Wobei ich ebenfalls vermute, dass dies höchstwahrscheinlich daran liegt, dass Nukleonen keine Elementarteilchen sondern zusammengesetzte Systeme sind.
In jedem Fall würde ich mich sehr freuen, wenn mir jemand weiterhelfen kann.
Mit freundlichen Grüßen Sandy |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 01. Sep 2023 21:15 Titel: Re: Orbitalbesetzungsregeln für Nukleonen |
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| Sandy6963 hat Folgendes geschrieben: | | Diese Zahlen wiederum legen nahe, dass die Besetzungsregeln für Nukleonen anders als die für Elektronen sind. Mich würde nun interessieren wie diese "Regeln" im Detail lauten und warum es Unterschiede zu den Elektronen gibt. |
Im Gegensatz zu Elektronen im Atom unterscheiden sich die Protonen und Neutronen im Kern untereinander jeweils nur durch Energie und Spin. Da es nur zwei unterschiedliche Spins gibt, passen in jede "Schale" also nur zwei Neutronen bzw. Protonen. Kommt eins dazu, dann muss ein neues Energieniveau mit höherer Energie besetzt werden. Das ist natürlich nicht so günstig, als wenn ein halb besetztes Niveau aufgefüllt wird. Deshalb sind geradzahlige Nukleonenzahlen bevorzugt.
Die Anzahl der voll besetzten Schalen besonders stabiler Kerne wird durch den Unterschied zwischen den Energieniveaus von Protonen und Neutronen bestimmt. Wenn das höchste besetzte Energieniveau für Neutronen z.B. über dem nächsten verfügbaren Energieniveau für Protonen liegt, dann reicht die Energie immer aus, um das Neutron in ein Proton umzuwandeln. Umgekehrt müsste der Energieunterschied groß genug sein, um die Umwandlung eines Protons in ein Neutron zu ermöglichen. Ob es für die Lage der Energieniveaus eine einfache Regel gibt, kann ich nicht sagen. |
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Sandy6963
Anmeldungsdatum: 01.09.2023
Beiträge: 3
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| Sandy6963 Verfasst am: 02. Sep 2023 09:16 Titel: Nur 2 Nukleonen pro Schale |
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Zuerst einmal Vielen Dank für deine Antwort!
| Zitat: | | Da es nur zwei unterschiedliche Spins gibt, passen in jede "Schale" also nur zwei Neutronen bzw. Protonen. |
Müssten dann nicht auch alle Isotope mit 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, usw. Nukleonen pro jeweiliger Schale "magische" Isotope sein, da die Schalen dann voll besetzt wären bzw. warum ist dies nicht der Fall?/ Warum werden nur Isotope mit 2, 8, 20, 28, usw. Nukleonen pro jeweiliger Schale als Isotope mit vollen Nukleonen Schalen bezeichnet? Oder meinst du mit Schalen hier einzelne Orbitale (zumal sich die Orbitale eines Hauptenergieniveaus unter einander energetisch unterscheiden und jeweils nur 2 Elektronen (am Beispiel der Elektronen-Orbitale) beinhalten können)?
| Zitat: | | Im Gegensatz zu Elektronen im Atom unterscheiden sich die Protonen und Neutronen im Kern untereinander jeweils nur durch Energie und Spin. |
Und woher hast du die Info, dass Nukleonen sich untereinander nur im Energienivau und Spin unterscheiden (Ich frage nur aus Neugier)
Mit freundlichen Grüßen Sandy |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18095
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| TomS Verfasst am: 02. Sep 2023 14:02 Titel: |
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Die Nukleonen unterscheiden sich zunächst bzgl. ihres Isospins, d.h. Proton oder Neutron. Innerhalb einer "Schale" unterscheiden sie sich nach Bahndrehimpuls sowie Spin.
Allerdings kann man aufgrund der komplexen mehr-Teilchen-Wechselwirkung und der Drehimpuls-Kopplungen das Schalenmodell der Elektronen in der Atomhülle nicht einfach übertragen.
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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. |
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Sandy6963
Anmeldungsdatum: 01.09.2023
Beiträge: 3
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| Sandy6963 Verfasst am: 02. Sep 2023 14:12 Titel: Recherchemöglichkeit |
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| Zitat: | | Allerdings kann man aufgrund der komplexen mehr-Teilchen-Wechselwirkung und der Drehimpuls-Kopplungen das Schalenmodell der Elektronen in der Atomhülle nicht einfach übertragen. |
Gibt es denn eine Möglichkeit die Details irgendwo nachzulesen? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18095
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| TomS Verfasst am: 02. Sep 2023 14:52 Titel: |
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Eventuell hier?
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Nuclear_shell_model
Der Entartungsgrad (n+1)(n+2) folgt aus der speziellen Symmetrie SU(3) des 3-dim. harmonischen Oszillators. Dieses Modell ist natürlich nur eine Näherung; es liefert für die ersten Schalen wohl die korrekten Zahlen.
So klar und für die meisten Schalen durchgehend wie in der Atomphysik ist es nicht. Da müsste man wohl ziemlich tief in die Kernphysik einsteigen.
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