Frage von k4milaaa, 31

Was passiert bei Atomkernen, bei denen Protonen- und Neutronenzahl stark voneinander abweichen?

Expertenantwort
von PWolff, Community-Experte für Physik, 11

Kommt drauf an - der übliche Wasserstoffkern hat z. B. 0% Neutronen und ist trotzdem stabil.

Hingegen ist der Wasserstoffkern mit 66 2/3 % Neutronen nicht mehr stabil (Beta-Zerfall); das Zerfallsprodukt, ein Heliumkern mit 33 1/3 % Neutronen ist stabil.

Bei Beryllium ist überraschenderweise das Isotop mit ebenso vielen Protonen wie Neutronen so instabil, dass manche Autoren es nicht mal mehr als Isotop bezeichnen.

Bei den übrigen leichten Elementen sind die Kerne aber umso stabiler, je näher Protonen- und Neutronenzahlen beieinander liegen. Bei Abweichungen sind sie oft Beta-Aktiv (ob jeweils β⁺ oder β⁻ kannst du dir selber überlegen).

Je schwerer die Kerne werden, desto mehr Neutronen brauchen sie, um zusammenzuhalten. Hier sind dann auch wieder die Kerne mit gleich vielen Neutronen und Protonen stabil.

Spätestens ab Bismut kann man die Nukleonen nicht mehr zufriedenstellen - es verabschiedet sich immer etwas - meistens Alpha-Teilchen.

Bei sehr starken Abweichungen der Nukleonenverhältnisse vom stabilsten Isotop kommt es zu spontaner Kernspaltung in mehr oder weniger ähnlich große Stücke. Bei Neutronenüberschuss zusätzlich zu freien Neutronen. (siehe Neutronenbombe)

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 8

Das führt mutmaßlich zu einer der beiden Formen des β-Zerfalls.

Mit steigender Protonenzahl wächst die Neutronenzahl für das langlebigste Isotop des jeweiligen Elements leicht überproportional.

Enthält der Kern noch mehr Neutronen als für das Element ohnehin üblich, so kann dies zum β⁻-Zerfall führen, der ein Neutron in ein Proton verwandelt, enthält er hingegen weniger, was in der Natur allerdings selten vorkommt, so führt dies eher zum β⁺-Zerfall, der das Gegenteil bewirkt.

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