Frage von Usedefault, 16

Wirkt die StWW fixierend?

Hallo!

Auf Grund des Faktors von 1/r^2 würden sich Neutronen durch die G-Kraft und Protonen zu Elektronen durch die E-Kraft immer weiter zu einander hinbewegen.

Werden sie ab einer gewissen kritischen Distanz von der starken Wechselwirkung oder einer anderen Beziehung daran gehindert in einander zu stürzen?

Lg

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von PWolff, Community-Experte für Physik, 11

Auch das "Positronium" - ein Zwischenzustand aus einem aneinander gebundenen Elektron und Positron/Antielektron - verhält sich im Prinzip genauso wie ein Wasserstoffatom (bis sich die Teilchen gegenseitig vernichten).

Hier haben wir aber nur die elektromagnetische Wechselwirkung (solange sich die Teilchen nicht gegenseitig vernichten), insbesondere keine starke Wechselwirkung.

Der Grund, warum diese Teilchen sich wasserstoffähnlich verhalten und nicht aufgrund der elektromagnetischen Anziehung sofort ineinander fallen, liegt letztlich an der Heisenbergschen Unschärferelation.

Wenn irgendwas (auch die Coulomb-Energie) das Elektron-Positron-Paar auf einen bestimmten Raum einschränkt, wird dadurch die Impulsunschärfe immer größer. Jedes Teilchen des Paars bekommt also ein immer größer werdendes mittleres Impulsquadrat, je kleiner der ihm zur Verfügung gestellte Raum wird.

Zusammen mit der Masse entspricht das Impulsquadrat einer kinetischen Energie. Daraus folgt, dass ein eingesperrtes Teilchen eine umso größere mittlere kinetische Energie hat, je enger es eingesperrt ist.

Diese kinetische Energie ist in der Energiebilanz mitzuberücksichtigen.

(vgl. die Ergebnisse von https://www.google.de/search?q=quantenmechanik+wasserstoffatom+exakte+berechnung... - vgl. auch den Harmonischen Oszillator: https://www.google.de/search?q=quantenmechanik+harmonischer+oszillator+exakte+be... wo die Kraft eine andere ist, aber die mittlere kinetische Energie des eingesperrten Teilchens wieder berücksichtigt werden muss bzw. von der Bewegungsgleichung automatisch berücksichtigt wird.

Übrigens sind der harmonische Oszillator und das (vereinfachte - ohne Kernspin etc.) Wasserstoffatom die einzigen Systeme mit praktischer Bedeutung, die sich exakt berechnen lassen.)

Kommentar von PWolff ,

Bei genügend kleinem Abstand ziehen sich die Neutronen durch die starke Wechselwirkung so stark an, dass die Gravitation vernachlässigbar ist.

Aber sie katalysieren gegenseitig ihren Beta-Zerfall, sodass reine Neutronenkerne nicht stabil sind (selbst ein einzelnes Neutron ist beta-aktiv).

Kommentar von Usedefault ,

Und warum wurde die HB UR nicht als 5. Grundkraft definiert?

Kommentar von PWolff ,

Weil das keine eigene Kraft ist, die durch den Austausch von Teilchen vermittelt wird, sondern das Verhalten der Teilchen selbst beschreibt.

Antwort
von SchumiFan91, 10

Einer stetigen Erhöhung der Dichte von Fermionen (Protonen, Elektronen oder Neutronen) wirkt ein s.g. Entartungsdruck entgegen.

Kommentar von Usedefault ,

Auf welcher Kraft basiert der Druck?

Kommentar von SchumiFan91 ,

Dieser Druck beruht weniger auf eine Kraft, sondern vielmehr auf dem Pauli-Prinzip.

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