Wieso ziehen posive und negative Ladungen einander an?
Wieso stoßen gleichnamige Ladungen sich ab? Und wieso hält ein Atomkern trotzdem zusammen? Wie entsteht die Kraft, die den Atomkern zusammenhält?
9 Antworten
Die Anziehung kommt durch die elektromagnetische Wechselwirkung, also genau die, welche für elektrische und magnetische Phänomene verantwortlich ist. Dass diese genau so wirkt, dass gleiche Ladungen sich abstoßen und ungleichnamige sich abstoßen ist nur eine Beobachtung aus der Natur. Diese Wechselwirkung ist quasi das Grundlegendste was man über diese Art von Systemen aussagen kann. Alles andere, was es dazu gibt (Kraftwirkungen, Energieminimierung, etc.) sind letztendlich nur Auswirkungen davon.
Für deine zweite Teilfrage ist es an dieser Stelle wichtig zu betonen, dass es nicht nur die elektromagnetische Wechselwirkung gibt, die für alles verantwortlich ist. Es gibt natürlich unter anderem auch noch die sogenannte starke Wechselwirkung. Diese wirkt zwischen Elementarteilchen mit einer "Farbe", was du dir einfach wie eine weitere Teilcheneigenschaft (wie Masse, Ladung, etc.) vorstellen kannst. Die Bestandteile (Quarks) der Protonen und Neutronen sind eben solche Teilchen mit Farbe. Die starke Wechselwirkung wirkt nun Anziehend und ist wesentlich größer als die elektromagnetische Kraft, weshalb solche Konstrukte aus Quarks stabil sind. Der Kern als solchen (als Kombination aus Protonen und Neutronen) ist aus gleichem Grund stabil, da die Quarks im Inneren eine sogenannte "Restwechselwirkung" aufweisen, welche dann schließlich dafür sorgen, dass auch die Kernelemente als solches stabil sind (tatsächlich aber nur bis einer gewissen Kerngröße, da irgendwann andere Effekte, wie auch die elektromagnetische Wechselwirkung wegen der immer weiter anwachsenden Ladung im Kern, überhand nehmen und den Kern zum Zerfall bringen -> Radioaktivität).
Dass sich ungleiche Ladungen anziehen, ist ein Naturgesetz, hier nach dem Warum zu fragen, macht darum wenig Sinn.
Beim Atomkern mit den positiven Protonen und den neutralen Neutronen ist die starke Kernkraft für den Zusammenhalt verantwortlich. Die starke Kernkraft beruht auf der starken Anziehung der Farbladungen der Quarks innerhalb der Nukleonen. Diese wirkt auch zwischen den Nukleonen und überwiegt die elektrische Abstoßung durch die positiv geladenen Protonen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Starke_Wechselwirkung
Quarks sind Elementarteilchen, die nach heutigem Wissen nicht weiter teilbar sind. Quarks haben Drittelsladungen, das Up-Quark ist 2/3 positiv, das Down-Quark 1/3 negativ. Die positiven Protonen bestehen beispielsweise aus 2 Up-Quarks und 1 Down-Quark, die neutralen Neutronen aus 2 Down-Quarks und 1 Up-Quark.
Die elektromagnetische Kraft ist dafür verantwortlich. Man hat einfach defniert, dass sich plus und minus anziehen und gleichnamige Ladungen abstoßen. Wieso es nur plus und minus gibt oder die Kraft überhaupt weiß man nicht. Die starke Kernkraft wird durch Gluonen vermittelt, diese halten den Atomkern zusammen. Diese Kraft entsteht durch die Farbladungen der Quarks.
Ein Atomkern hält aufgrund der Kernbindungsenergie zusammen. Jedes Nukleon gibt ein Teil seiner Masse ab, die per E=mc² äquivalent zu einer Energie ist. Diese Energie hält den Kern zusammen. In der Praxis sind Atome deshalb geringfügig leichter, als die Summe all der Nukleonen suggerieren würde. Zur anderen Frage: Weil ein elektromagnetisches Feld wirkt.
Positive und negative Ladungen ziehen sich an, weil sie entgegengesetzt sind. Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab, weil sie gleich sind. Die Kraft, die den Atomkern zusammenhält, heißt starke Kernkraft. Sie ist eine sehr kurze Reichweite, aber sehr stark. Sie hält die Protonen im Atomkern zusammen, obwohl sie positiv geladen sind und sich abstoßen würden. Die starke Kernkraft ist viel stärker als die elektromagnetische Kraft, die die Protonen auseinanderziehen würde.
Die starke Kernkraft ist eine fundamentale Kraft der Natur. Sie ist für die Stabilität des Atomkerns verantwortlich und für die Entstehung schwerer Elemente. Ohne die starke Kernkraft gäbe es keine Atome und keine Materie wie wir sie kennen.
Die starke Kernkraft entsteht durch den Austausch von Gluonen. Gluonen sind Teilchen, die die Quarks im Atomkern zusammenhalten. Gluonen sind selbst farbig geladen, und sie können nur mit Quarks wechselwirken. Die starke Kernkraft ist eine Kraft, die nur zwischen Quarks wirkt.
Die starke Kernkraft ist eine sehr komplexe Kraft, die noch nicht vollständig verstanden ist. Sie ist jedoch eine der wichtigsten Kräfte der Natur, und sie ist für die Existenz der Materie verantwortlich.