Quantenmechanik und Kernphysik

Quantenmechanik und Kernphysik
Was passiert, wenn sich ein Elektron und ein
Proton auf der Straße treffen?
Es entsteht ein Wasserstoffatom!
Aber warum?
Was verhindert den Atomkollaps?
Heisenberg'sche Unschärferelation
h
h
Δ p⋅Δ x≥
≈
4 π 13
h
h
Δ E⋅Δ t≥
≈
4 π 13
Diese Ortsunschärfe entspricht dem
Radius des Atoms.
Eine mögliche
Aufenthaltswahrscheinlichkeitsvertei
lung des Elektrons wird auch Orbital
genannt.
Das Volumen des Atoms entsteht
durch die Ortsunschärfe der
Elektronen.
Elektronen werden durch die Coulombkraft an
Kerne gebunden, Atome bilden durch die
interatomaren Kräfte komplexe Systeme.
Ein gebundenes Teilchen besitzt neben
kinetischer Energie auch potentielle Energie.
Die Bindung beschreiben wir mit einem Potential.
Ist die kinetische Energie kleiner als die Tiefe des
Potentials, handelt es sich um einen gebundenen
Zustand.
http://www.leifiphysik.de/web_ph11_g8/grundwissen/08potentialtopf/topf_analog/lin_potentialt.htm
Quelle: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ec/Potential_and_potential_energy_%28e%29_de.png
Wie sind weitere Elemente entstanden?
Bereits beim Urknall entstanden die leichten Elemente
Wasserstoff (ca. 75%) und Helium (ca. 25%), zusammen mit
geringen Mengen Lithium und Beryllium. Alle weiteren
Elemente haben sich aus Wasserstoff und Helium gebildet.
Thermonukleare Kernreaktionen in Sternen:
Neutronenanlagerung (Neutronen werden vom Atomkern
eingefangen → β- Zerfälle → stabile Nuklide
Protonenanlagerung (Protonen werden einem Atomkern
hinzugefügt; γ-Strahlung wird emittiert; z.B. beim
Wasserstoffbrennen im inneren von Sternen)
Spallation (trifft ein Neutron oder Proton mit sehr hoher
Bewegungsenergie auf ein anderes Elementarteilchen bzw.
Atomkern, wird dieses in kleinere Bruchstücke zerschmettert)
Quelle: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/db/Potential_well_for_a_neutron_de.png
Quelle: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/68/Potential_well_for_a_proton_de.png
Wie kann ein Heliumkern einen Atomkern
verlassen?
Quelle: http://www.abiunity.de/attachments/3608.jpg