Ziehen sich Neutronen gegenseitig an?

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Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet

ja, sie ziehen sich durch die starke wechselwirkung an, kerne nur aus neutronen gibt es aber dennoch nicht.

warum das so ist kann man z.B. schon in der semi-empirsichen bethe-weizsäcker-formel (siehe z.B. wikipedia) sehen. darin gibt es einen symmetrieterm, der die bindungsenergie verriingert und proportional zu (N-Z)² ist. daher haben zumindest leichte stabile atomkerne immer ungefähr gleich viele neutronen wie protonen (für schwerere kerne biegt die kurve dann zugunsten von mehr neutronen ab).

woher kommt es also, dass es energetisch ungünstiger ist (=weniger bindungsenergie) zu viele neutronen gegenüber den protonen im kern zu haben, obwohl sich beide unter der starken wechselwirkung gleich verhalten und bei den protonen sogar noch die elektrische abstoßung auswirkt? der grund liegt darin, dass neutronen (und protonen) fermionen sind und damit dem pauli-verbot unterliegen. d.h. in jedem energiezustand können nur maximal zwei (wegen zwei spineinstellungen) neutronen sein, und zwei protonen (weil protonen und neutronen unterschiedliche teilchen sind). wenn ich die energiezustände jetzt nur mit neutronen auffülle, dann komme ich sehr schnell zu hohen enerigen, d.h. diese neutronen sind kaum gebunden und der kern kann durch einen beta-zerfall in einen energetisch günstigeren zustand übergehen. denn das dabei enstehende proton kann ja einen niedrigen energiezustand einnehmen. am besten ist es daher, immer etwa gleich viele protonen wie neutronen zu haben.

ansonsten kann ich dir noch den bergriff dineutron zum googlen geben. das wäre ein bindungszustand aus zwei neutronen (wenn es ihn gäbe). es funktioniert deshalb nicht, weil damit beide neutronen im energetisch niedrigsten zustand sein können, müssen sie entgegegesetzten spin haben. es ist aber energetisch günstiger, wenn sie parallelen spin haben (so haben zum beispiel auch neutron und proton in einem deuteriumkern parallelen spin). so oder so, es ergibt sich kein bindungszustand.

Schöne und anschauliche Antwort. Deswegen meine Empfehlung an den Fragensteller: Bitte orientiere Dich hieran. Die anderen Antworten sind größtenteils zu knapp oder fehlerhaft!

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Das sind Neutronensterne, die du meinst. Schau dir auch an, wie Neutrinos und Antineutrinos entstehen. Da siehst du die Beziehung zwischen Protonen und Neutronen aufgrund ihrer Ladung und ihres Massenunterschieds ganz genau.

Freie, ungebundene Neutronen sind nicht stabil. Sie würden zerfallen in Protonen, Elektronen und Elektron-Anti-Neutrinos. Die Halbwertszeit von freien Neutronen ist nur ein paar Minuten.

Sie sind also nur im Kern mit Protonen stabil.Darum findet man keine Neutronenklumpen. Sie werden auch gern von Atomkernen aufgenommen. Dadurch entsteht dann ein Isotop.

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