Es gibt drei verschiedene Arten von Beta-Zerfällen:
Wenn der Druck im Kern eines Sterns hoch genug wird, ist es energetisch günstig, dass Elektronen mit Protonen zu Neutronen verschmelzen. Ein Neutronenstern wird geboren.
Ist diese Fusion ein inverses Beta? Zerfall oder ein Elektroneneinfang? Falls ersteres: Woher kommt das notwendige Antineutrino? Wenn letzteres: Da nur zwei Körper beteiligt sind, sollten die Energien scharf sein, wird dies beobachtet oder theoretisch sichergestellt?
Es ist ein Elektroneneinfang . Da das Neutron schwerer ist als die Summe aus Protonen- und Elektronenmasse, erfordert dieser Einfang zusätzliche Energie. Diese Energie wird vom Elektron dank des folgenden Mechanismus eingebracht:
Elektronen sind Fermionen, daher können sich aufgrund des Pauli-Ausschlussprinzips nicht 2 Elektronen im gleichen Quantenzustand befinden. Wenn ein Stern kollabiert, wird sein Kern komprimiert und die Elektronen kommen so nahe zusammen, dass der Pauli-Ausschluss eintritt. Damit die Elektronen denselben Platz einnehmen, müssen sie sich in ihrer Energie unterscheiden (um sich in einem anderen Quantenzustand zu befinden). Während der fortgesetzten Kompression werden immer mehr Elektronen an jeder Stelle des Kernvolumens eingeklemmt. Denn alle niedrigen Energien sind bereits besetzt (das Elektronengas ist entartet), müssen die Elektronen in immer höhere Energien geraten. Diese Energie wird durch die Kompression bereitgestellt, die den Elektronenentartungsdruck überwinden muss (mit anderen Worten: die Kompression muss den Elektronen immer mehr Energie zuführen, um sie auf höhere Energien zu bringen). Irgendwann haben die Elektronen mit der höchsten Energie genug Energie, um die Lücke zwischen Neutronenmasse und (Proton + Elektron) Masse zu überbrücken. Die Elektronen mit der höchsten Energie verschmelzen also mit den Protonen.
Dieser besondere Vorgang wurde im Labor nicht beobachtet, da wir den erforderlichen Druck nicht erzeugen können. Aber ein verwandter Prozess wurde beobachtet: ein Elektroneneinfang aus der K-Schale in einem Atom mit protonenreichem Kern. Bei diesem Vorgang wird die benötigte Energie durch die Energiedifferenz zwischen Ausgangs- und Endkern geliefert: Der Ausgangskern hat zu viele Protonen, die daher wiederum aufgrund des Pauli-Ausschlusses höhere Energieniveaus einnehmen müssen. Dies wird auch als K-Capture bezeichnet .
Der Elektroneneinfang wird durch die schwache Wechselwirkung erleichtert und ist ein gut verstandener Prozess.
Hinweis: Die verbleibenden Elektronen (unterhalb der erforderlichen Energie) im Neutronenstern bleiben in der Nähe, weil sie nicht verschmelzen können (nicht genug Energie). Diese verbleibenden Elektronen sind immer noch entartet und verhindern, dass die Neutronen im Beta-Zerfall wieder in Proton + Elektron zerfallen. Es ist nicht genug Energie verfügbar, um dieses neue Elektron in das von Elektronen entartete Gas zu bringen.
mpv
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