Radioaktiver Zerfall / Bindungsenergien

Wenn ich richtig verstehe, bestimmt die Bindungsenergie die Stabilität eines Kerns und je größer die Bindungsenergie, desto stabiler der Kern (z. B. Eisen-56). Die Masse der Summe der Nukleonen, aus denen ein Kern besteht, ist größer als die Masse des Kerns, aus dem sie stammen.

Was ich gerne wissen würde, ist, woher die Energie kommt, um den Zerfallsprozess einzuleiten? Vermutlich wird Energie benötigt (ähnlich einer chemischen Reaktion, bei der Energie benötigt wird, um Bindungen zu brechen)? Ich könnte hier auf dem falschen Weg sein, aber wenn jemand so freundlich wäre, mir dies zu beantworten, wäre ich sehr dankbar.

Schauen Sie sich das Konzept des „Tunnelns“ an und wie es Kernreaktionen ermöglicht, die scheinbar durch energetisch unmögliche Barrieren gestoppt werden.

Antworten (1)

Schauen Sie sich die Kurve der Bindungsenergie pro Nukleon an:

Bindungsenergie pro Nukleon

Es gibt viele stabile Konfigurationen unter Eisen, daher ist die Bindungsenergie nicht das einzige Stabilitätskriterium.

stabile Kerne

Diagramm der Nuklide (Isotope) nach Art des Zerfalls. Orange und blaue Nuklide sind instabil, wobei die schwarzen Quadrate zwischen diesen Regionen stabile Nuklide darstellen. Die durchgezogene Linie, die unter vielen der Nuklide verläuft, stellt die theoretische Position auf dem Graphen von Nukliden dar, für die die Protonenzahl dieselbe wie die Neutronenzahl ist. Die Grafik zeigt, dass Elemente mit mehr als 20 Protonen mehr Neutronen als Protonen haben müssen, um stabil zu sein.

Die Stabilität ist ein Gleichgewicht zwischen den Abstoßungskräften positiver Ladungen und der Anziehungskraft der Kernkraft. Es ist ein Vielteilchenproblem, das stabile Lösungen für bestimmte Konfigurationen von Protonen und Neutronen hat, und instabile, bei denen entweder die Abstoßung zu vieler Protonen stark ist oder die Anzahl der Neutronen zu groß wird und sich Neutronenzerfallskanäle öffnen.

Im Allgemeinen tritt ein Zerfall auf, wenn sich der Kern nicht im niedrigsten Energieminimum befindet, aber es eine Konfiguration von Teilmengen seiner Kerne gibt, die einen insgesamt niedrigeren Energiezustand ergeben.

Klassischerweise wird dies als metastabiler Zustand bezeichnet und wird veranschaulicht durch:

Metastabilität

Quantenmechanisch besteht eine Wahrscheinlichkeit, dass der Zerfall in die niederenergetische Konfiguration erfolgt, und diese Wahrscheinlichkeit hängt mit der Lebensdauer des Zerfalls zusammen.

Es gibt einen ausführlichen Artikel in Wikipedia über radioaktive Zerfälle und die verschiedenen Möglichkeiten.

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