Frage von elmotteck, 48

Anzahl der Neutronen im Kern?

Ein alternativer Gedanke:

Man hat einen Atomkern, in dem die Anzahl der Protonen und Neutronen gleich sind; nehmen wir als Beispiel die Ordnungszahl 7. Nun heißt es, im Kern befinden sich 7 Neutronen und 7 Protonen. Wäre es möglich, dass es sich dabei um 7 Protonen und 1 Neutron handelt, das die Größe bzw. Eigenschaft von 7 Neutronen hat? Aber in Wirklichkeit nur eins sein könnte?

Expertenantwort
von PWolff, Community-Experte für Physik, 11

Sollte die Frage sich nicht auf die "Anzahl der Neutronen" statt "Neutrinos" beziehen?

Eine gute Frage übrigens. Hat mich zum Nachdenken gebracht:

Bei der Spaltung und Verschmelzung von Kernen und bei sonstigen radioaktiven Vorgängen sind die Massen immer ungefähr so verteilt, dass wir kleinste Masseneinheiten für positiv geladene und neutrale Anteile im Kern haben. Daher kommt überhaupt das Bild von Protonen und Neutronen.

(Die restlichen Abweichungen erklärt man sich durch Bindungsenergien, die in der Größenordnung der "Ruheenergien" der Kernteilchen liegen.)

Da man auf gleiche Weise in der Chemie auf das Vorhandensein von Atomen geschlossen hat, bis dahin, dass man ein paar Jahrzehnte vorher erfolgreich das Periodensystem aufstellen konnte, hat man sich noch weiter darin bestärkt gesehen, die Existenz von Kernteilchen mit immer gleicher Masse anzunehmen.

Natürlich könnte man auch ein Teilchen annehmen, das die gemeinsame Masse von 7 Neutronen hat. Und ebenso eins, das die gemeinsame Masse und Ladung von 7 Protonen hat. Diese "Teilchen" haben aber den großen Nachteil, dass man sie nie einzeln sieht.

Da kann man schon eher ein Alpha-Teilchen annehmen (das erste entdeckte Teilchen der radioaktiven Strahlung), das die Ladung von 2 Protonen und etwa, aber deutlich weniger als die Masse von zwei Protonen und zwei Neutronen hat. Das tut man in der Tat auch - wegen der großen Bedeutung dieses Teilchens -, berücksichtigt aber, dass es sich verhält wie etwas, das aus zwei Protoen und zwei Neutronen zusammengesetzt worden ist (wobei ein großer Teil seiner Masse als Bindungsenergie woandershin gewandert ist).

In die andere Richtung hat man auch Quarks nie einzeln beobachtet, aber hochenergetische Streuelemente legen nahe, dass in einem Atomkern dreimal so viele Streuzentren wie Nukleonen vorhanden sind.

Wenn wir die Neutronen also als ein einzelnes Gesamtteilchen betrachten sollen, wollen wir sie bei Streuexperimenten (mit entsprechend niedrigerer Energie und höherer Wellenlänge) auch als ein einzelnes Teilchen innerhalb des Kerns sehen - aber soweit ich weiß, sehen wir bei solchen Energien nur den Kern als ganzes.

Kommentar von elmotteck ,

Sicher es sind Neutronen gemeint. Korrektur geht von App leider nicht. danke für deinen Beitrag!

Kommentar von PWolff ,

Gerne. Hab grade einen Änderungsantrag an die Mods geschickt.

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 18

Um mal auf die Überschrift einzugehen:

Es gibt keine Neutrinos im Kern. Neutrinos zeigen mit Ausnahme der Schwachen Wechselwirkung und - eher theoretisch - der Gravitation keinerlei Wechselwirkung mit anderen Formen von Materie und lassen sich schon mal gar nicht an einen Atomkern binden. Es ist schon schwierig, die überhaupt zu detektieren.

Um Text wird klar, dass Du Neutronen meinst. Nun, es gibt keine verschieden schweren Neutronen, denn gleichartige »Teilchen« sind nicht nur gleich, sondern »selb«, eine grundlegende Eigenschaft von Quantenobjekten, die sich in den Gesetzen der statistischen Physik widerspiegelt und besser zu verstehen ist, wenn man sich klar macht, dass es eigentlich gar nicht Teilchen nach klassischem Verständnis, sondern elementare Anregungen eines Materiefeldes, in diesem Fall des Neutronenfeldes handelt.

»Schwerere Neutronen« müssten dann also ganz andere »Teilchen« sein, und die wären dann auch kurzlebiger, denn es hätte mehr Energie für einen Zerfall in leichtere »Teilchen« zur Verfügung.

Sie wären wahrscheinlich auch räumlich kleiner, denn so etwas wie konstante Dichten, die bedingen, dass ein schwererer Körper sich größer ist, ist ein überhaupt erst durch das Bestehen aus gleichartigen Atomen, die einander nicht durchdringen, in die Alltagswelt gekommenes Phänomen und alles andere als allgemeingültig.

Die Compton - Wellenlänge beispielsweise, die als ein Maß für die »Ausdehnung« eines »Teilchens« betrachtet werden kann, ist umgekehrt proportional zur Masse.

Antwort
von elmotteck, 28

Noch ergänzend gesagt wäre demnach die Größe des Neutrinos proportional zum Proton

Antwort
von TheAceOfSpades, 31

Nein wäre es nicht. 

Als Teilchen hat das Neutron nun einmal eine definierte Größe und Masse.

Kommentar von elmotteck ,

wie wurde die Größe und masse ermittelt? Anhand eines einzelnen Neutron oder? Wie will man bei einer größeren Menge auseinanderhalten das es sich um mehrere oder ein ganzes handelt?

Antwort
von dsshb, 28

Nein das geht nicht es sei denn unser jetztiges Verständnis wäre komplett falsch.

Kommentar von doktoreinstein ,

Es ist mit Sicherheit falsch. 

Kommentar von dsshb ,

Glaub ich auch xD aber das mit dieser Frage halte ich trotzdem für unwahrscheinlich

Kommentar von elmotteck ,

sicher es ist nur eine Frage, ich suche Gründe die dagegen sprechen und bin für jede Inspiration dankbar

Kommentar von dsshb ,

Man kann Atome unter High-Tech Mikroskopen sehen. Dazu kommt, dass Neutronen und Protonen gleich groß sind und gleich aussehen. Sie unterscheiden sich nur in der Ladung. Die Neutronen können immer variieren, die Protonen Entscheiden jedoch über die 'Art' des Elements. Daher kann man mit ziemlich großer Sicherheitsagen dass es so ist wie man denkt.

Kommentar von elmotteck ,

Abschließend kann man sagen: Nein, man kann heutzutage Atome nicht sehen, aber der Mensch hat über die Zeit Methoden entwickelt, mit denen man Atome sichtbar machen kann. Allerdings werden nur die äußeren Bereiche der Elektronenhülle, die den Atomkern umgibt, dargestellt. Ein wirkliches Abbild eines Atoms mit seiner inneren Struktur aus Protonen, Elektronen und Neutronen ist derzeit mit technischen Methoden nicht möglich. Auszug der Webseite vom Max Planck Institut.

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