Atomkern ohne Neutronen?

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6 Antworten

Es wird meist gesagt, Neutronen würden die Protonen "kitten" oder "puffern", aber das ist eine nicht sonderlich erhellende Erklärung und auch viel zu klassisch gedacht.

Die Energiezustände der Nukleonen stapeln sich aufgrund des Pauli Prinzips auf, ebenso wie es die der Elektronen tun. Je mehr Elektronen ein Atom hat, umso höher stapeln sich die Energiezustände (in den Elektronenschalen). Im Kern sind die Stapel der Neutronen und Protonen jedoch unabhängig voneinander. 

In einem stabilen Kern sind die Energien der Protonen und Neutronen gleich verteilt. Wenn sie ungleich sind, wandelt die schwache Kernkraft ein Neutron in ein Proton (Beta- Zerfall) oder ein Proton in ein Neutron (Beta+ Zerfall), um die Energieniveaus auszugleichen. Je höher der Unterschied desto früher der Zerfall - es gibt Ausnahmen für diese Regel. 

Wenn du etwa einen Kern hättest, der nur aus Neutronen bestünde, dann würden einige dieser Neutronen sofort in Protonen umgewandelt, um die Energieverteilung auszugleichen. Deshalb gibt es kein sogenanntes "Neutronium".

Warum haben schwere Kerne nun mehr Neutronen als Protonen? Weil sich Protonen elektromagnetisch abstoßen und deren Energieniveaus daher mit weniger Teilchen die gleiche Höhe erreichen als die Neutronen. Also braucht man ein paar mehr Neutronen, damit die Energieniveaus gleich sind. Anders ausgedrückt werden Neutronen in Atomkernen dazu benötigt, die starke Kernkraft zu erhöhen, um der Abstoßung der Protonen entgegenzuwirken. 

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Neutronen ziehen einander - und, vor allem, Protonen - auf kurze Distanz stark-Van-der-Waals'sch an, ohne sich gleichzeitig elektrisch abzustoßen. Daher fungieren sie gleichsam als Kitt.

Der Versuch, Protonen zu einem Kern zusammenzufügen, kann nur misslingen, aber dies muss nicht durch das Auseinanderfliegen der Protonen geschehen, sondern kann auch in einem βÏa; - Zerfall resultieren, so dem dann genau das entsteht, was man nicht dabei haben wollte - ein Neutron.

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Kommentar von SlowPhil
01.10.2016, 20:32

Ich meine meine natürlich einen βÏa; - bzw. β^{+} - Zerfall.

Mit wenigen Nukleonen geschieht das dauernd, nämlich bei der p-p-Reaktion im Sonnenkern. Es bildet sich erst ²He, dass aber sofort zu Deuterium wird.

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Kommentar von SlowPhil
01.10.2016, 20:34

β⁺

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Kommentar von SlowPhil
01.10.2016, 20:35

Never forget the 'x' if you want to write hexadecimal code.

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Kommentar von Usedefault
01.10.2016, 20:39

Meinst du über die StWW? Bezeichnet VWK nicht E-Dipolkärfte wie bei H2O Molekülen?

Oder hat es mit den Quarkladungen zu tun?

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Sobald mehr als 1 Proton im Kern ist, muss mindestens 1 Neutron vorhanden sein, ansonsten wäre das Atom nicht stabil. Genau so bei einem Überschuss an Neutronen.

2He gibt es nicht, 3He und 4He sind stabil, 5He und 6He sind instabil und zerfallen zu 4He+n bzw. 6Li+ß-.

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So ist es. Die Neutronen dienen gewissermaßen als Puffer zwischen den Protonen, die sich ansonsten aufgrund ihrer gleichen Ladung abstoßen würden.

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Kommentar von Usedefault
01.10.2016, 19:39

Und theoretisch wäre es auch nicht möglich? So haargenau kann das Ganze ja nicht sein, wenn es Isotope gibt.

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Kommentar von SlowPhil
01.10.2016, 20:23

Ich weiß nicht, was passieren würde, wenn es Dir gelänge, kurzzeitig einen Eisenkern ohne Neutronen zu erzeugen. Allerdings vermute ich, dass es energetisch günstiger wäre, positive Ladung in Form massenhafter Positronenstrahlung »abzuwerfen«, als in seine einzelnen Protonen zu zerspringen.

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nicht nur bei schweren atomkernen.

jeder atomkern (außer natuerlich das wasserstoff isotop H1) benönigt neutronen um stabil zu sein.

der grund dafür ist in erster linie das pauli-verbot, bei schwereren atomkernen kommt dann noch die elektrische abstoßung der protonen hinzu.

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Kommentar von Usedefault
01.10.2016, 20:43

Und könnte es ein Atom aus lauter Neutronen geben?

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Kommentar von SlowPhil
01.10.2016, 21:32

Das würde sofort einen multiplen β⁻-Zerfall machen.

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Kommentar von prohaska2
01.10.2016, 21:35

Pauli-Verbot? Auch zwei Protonen stoßen einander ab, nicht nur viele.

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Ja, nur das Wasserstoffatom kommt ohne Neutronen aus.

Denn Protonen allein würden sich abstoßen, deshalb brauchen größere Atomkerne die Neutronen praktisch als Puffer.

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Kommentar von Usedefault
01.10.2016, 21:23

Wieso abstoßen, wenn die StWW doch so stark sein soll?

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Kommentar von SlowPhil
01.10.2016, 21:38

Soweit man auf dem Niveau von Quanten von »berühren« reden kann.

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