Quantenmechanik und Kernphysik
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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
