Warum bestehen Alphateilchen aus 2 Protonen und Neutronen?

Der Grund, warum Alpha-Teilchen als das Proton-Neutron-Gemisch stark dominieren, das am wahrscheinlichsten von den meisten (nicht allen!) radioaktiven Komponenten emittiert wird, ist die extreme Stabilität dieser speziellen Kombination. Dieselbe Stabilität ist auch der Grund, warum Helium nach Wasserstoff als häufigstes Element im Universum dominiert und warum andere höhere Elemente in den Herzen und Hüllen von Supernovas geschmiedet werden mussten, um überhaupt entstehen zu können.

Hier ist eine Möglichkeit, darüber nachzudenken: Sie könnten im Prinzip so etwas wie Helium-3 aus einem instabilen Kern herauslösen – das sind zwei Protonen und ein Neutron – und sehr wahrscheinlich eine Nettoreduzierung der Kernspannung bewirken. Aber was passieren würde, ist Folgendes: In dem Moment, in dem das Trio sich auf den Weg machte, würde ein Neutron schreiend hereinkommen und sagen, schau, wie viel besser es wäre, wenn ich mich dir anschließen würde!! Und das Neutron hätte Recht: Die gesamte Energiereduktion durch die Bildung eines Helium-4-Kerns anstelle von Helium-3 wäre in fast jedem Fall so überlegen, dass jeder Kern, der sich selbst respektiert (und Energie respektiert), einfach gehen müsste zusammen mit der Idee.

Nun, all das, was ich gerade gesagt habe, kann (und sollte unter den richtigen Umständen) viel genauer in Bezug auf Themen wie Tunnelwahrscheinlichkeiten gesagt werden, aber es würde die Botschaft nicht wirklich ändern: Helium-4-Kerne platzen bevorzugt ab, weil sie es sind so enorm stabil, dass es aus Stabilitätsgesichtspunkten einfach Sinn macht, dies zu tun.

Die nächsten wahrscheinlichsten Kandidaten sind übrigens isolierte Neutronen und Protonen. Andere gemischte Versionen sind selten, bis Sie in den Spaltbereich gelangen. In diesem Fall ist der gesamte Kern so instabil, dass er auf sehr kreative Weise auseinander reißen kann (wie im vorherigen Kommentar treffend angemerkt).

$\alpha$Partikel sind wirklich$^4_2\mathrm{He}$Kerne – dh sie bestehen aus zwei Neutronen und zwei Protonen.

Wie Sie in dieser Grafik sehen können, ist die$^4_2\mathrm{He}$Ion hat eine hohe Bindungsenergie pro Nukleon; es ist unter allen benachbarten Kernen sehr stabil. Dies erleichtert es ihnen, ihre Existenz aufrechtzuerhalten, und erleichtert es den Kernen, sie beim radioaktiven Zerfall zu emittieren, da die resultierenden Kerne viel stabiler sind als wenn a$^3_2\mathrm{He}$Kern war entkommen.