Abstoßung von Protonen innerhalb eines Kerns

Stoßen sich die Protonen im Kern durch die elektrostatische Kraft ab? Wenn ja, warum treibt die Abstoßung die Protonen nicht auseinander, so dass die Kerne zerfallen?

Antworten (4)

Es gibt eine elektrostatische Abstoßung zwischen den Protonen im Kern. Neben dem Elektromagnetismus gibt es aber noch eine Anziehungskraft durch eine andere Art von Kraft, nämlich die sogenannte „starke nukleare Wechselwirkung“.

Die starke nukleare Wechselwirkung läuft letztlich auf die Kräfte zwischen den „bunten“ Quarks im Inneren der Protonen – und Neutronen – hinaus. Es wird durch Gluonen vermittelt, ähnlich wie Elektromagnetismus durch Photonen vermittelt wird, beschrieben durch Quantenchromodynamik (QCD), ähnlich wie Elektromagnetismus durch Quantenelektrodynamik (QED) beschrieben wird, und es wirkt (fast) gleichermaßen auf Protonen und Neutronen.

Die anziehende starke Kernwechselwirkung innerhalb der Kerne ist 1-2 Größenordnungen stärker als die abstoßende elektrostatische Wechselwirkung, die die Kerne trotz der abstoßenden elektrostatischen Kraft zusammenhält.

Wow, tolle Antwort. So viel Information in so wenigen Zeilen! Wenn Kräfte einander gegenübergestellt werden, sieht man, wie sie sich ähneln und sich leichter voneinander unterscheiden. Ich warte immer noch auf einige aufregende und verrückte Neuigkeiten, dass die starke nukleare Wechselwirkung wirklich die Schwerkraft ist, die durch zusammengerollte zusätzliche räumliche Dimensionen auf der subatomaren Ebene wirkt. Und ja, wie man offensichtlich merkt, habe ich nicht viel Ahnung von Physik :-).
@Luboš Motl. Haben Sie jemals über die Möglichkeit nachgedacht, dass Elektronen und Protonen bei ihrer Annäherung teilweise ihre Ladung verlieren könnten?
Lieber @HolgerFiedler , die elektrische Ladung ist quantisiert - zumindest in jedem Bereich, in dem die Ladungsdichte an der Grenze (und vielleicht in einer Hülle drumherum) verschwindet, also kein Elementarteilchen "dauernd" seine Ladung verlieren kann, die Werte dazwischen + 1 e und 0 sind von den Naturgesetzen einfach nicht erlaubt.
Ich stimme Ihnen für freie Elektronen zu. Bei Atomen tendiere ich eher zur beobachteten Ladungsneutralität aufgrund der Aufhebung der Protonen- und Elektronenfelder. Mein Ansatz ist, dass das elektrische Feld quantisiert wird. Die Implikation ist, dass es aus zwei Quanten aufgebaut ist, die elektrische Felder, Magnetfelder und EM-Strahlung bilden. Ich konnte keinen Widerspruch in einem solchen Modell über eindimensionale Raumstrukturen erkennen .
Warum gibt es keine Abstoßung zwischen den Elektronen um den Kern? physical.stackexchange.com/questions/303398/…
Achten Sie darauf, dass sich die Elektronen in den Atomen gegenseitig abstoßen. Wenn ihre Wechselwirkung vernachlässigt werden könnte, wäre die Schrödinger-Gleichung der Atome leicht zu lösen - jedes Elektron würde sich unabhängig voneinander bewegen, genau wie in einer neu skalierten Kopie des Wasserstoffatoms, mit dem − E 0 / n 2 einfache Energieeigenwerte. Das ist nicht ganz richtig, die Schalen werden neu geordnet und interagieren, wie in der Chemie, und all diese zusätzliche Komplexität kommt von den gegenseitigen Wechselwirkungen der Elektronen.

Da Protonen positiv geladen sind, denken wir, dass sie sich abstoßen ... ja, sie stoßen sich aufgrund der elektrostatischen Kraft zwischen den Protonen ab (Coulombsches Gesetz). In ähnlicher Weise existiert auch eine Kernkraft (Kernbindungsenergie) im Kern, die die Abstoßung zwischen den Protonen ausgleicht ... also werden die Protonen sowohl durch die elektrostatische Kraft als auch durch die Kernkraft im Kern ausgeglichen ...

Bei zwei Protonen innerhalb desselben Kerns sind die beiden dominierenden Wechselwirkungen zwischen ihnen: die restliche starke Kernwechselwirkung und die elektromagnetische Wechselwirkung (schwache und gravitative Wechselwirkungen würden ebenfalls existieren, aber sie sind im Vergleich zu den beiden Hauptwechselwirkungen vernachlässigbar).

Die elektromagnetische Wechselwirkung ist offensichtlich immer abstoßend, während die starke Wechselwirkung durch Pi-Mesonen mit Nullspin gemessen wird, was diese zweite Wechselwirkung immer anziehend macht (weil 0 eine gerade Zahl ist) und tatsächlich von größerer Stärke als die elektrostatische Abstoßung.

Da sich alle Körper gegenseitig anziehen, aber aufgrund der Erde, sind unsere Anziehungskräfte vernachlässigbar. Daher ziehen sich Protonen und Protonen, Neutronen und Protonen an. Wir können es berechnen mit g=(G*m1*m2)/r*r

Abstoßung von Protonen innerhalb eines Kerns
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