Was macht einen Kern instabil?

Es ist aufschlussreich, sich die Isotopenkarte anzusehen ,

Anzahl der Neutronen auf der x-Achse und Protonen auf der y-Achse. Die stabilen (schwarzen) Isotope weichen von der Diagonalen ab, es werden mehr Neutronen benötigt, um die Coulomb-Abstoßung der Protonen für Stabilität zu neutralisieren.

Die Hauptkräfte sind die Coulomb-Kraft (abstoßend) und die starke Kraft (anziehend), aber die spezifischen Energieniveaus hängen von Quantenzahlen ab. Bei zu vielen Neutronen besteht die Wahrscheinlichkeit, dass sich der Neutronenzerfall äußert, bei zu vielen Protonen bringt eine Positronenemission den Ausgleich.

Instabilität bedeutet, dass es niedrigere Energieniveaus im kollektiven Kernpotential der spezifischen Anzahl von Protonen und Neutronen gibt, auf die sich das System stabilisieren wird. Die Zerfallszeit kann je nach Zerfallswahrscheinlichkeit für das gegebene System Jahrhunderte bis Nanosekunden dauern. Eine Reihe von Modellen wurde entwickelt, um das spezifische Verhalten zu erklären.

Auch wenn die starke Kernkraft über subatomare Distanzen die stärkste Kraft ist. Die elektrostatische Kraft ist fast immer signifikant, und im Fall des Beta-Zerfalls (der auch eine Umwandlung eines Protons in ein Neutron beinhaltet) ist auch die schwache Kernkraft beteiligt. Aber die grundlegende Antwort ist ja, Sie können nicht zwei Protonen zusammenfügen (Helium 2 existiert nicht, zumindest nicht in stabiler Form), Sie brauchen Neutronen, um dies zu kompensieren und eine stärkere Kraft hinzuzufügen, um die elektrostatische Abstoßung zu vermeiden. Auch wenn die starke Kraft stärker ist, wirkt sie über sehr kurze Distanzen, deshalb gewinnt die elektrostatische Abstoßung manchmal, besonders bei großen Kernen, wo die starke Kraft eines Protons auf dem Kern wenig Einfluss auf ein Proton auf der äußeren Hülle hat, aber die Elektrostatische Kraft,$10^{-15}$Meter)