Wenn dem Wasserstoffkern ein Neutron fehlt, was hält dann den Kern stabil und das Proton darin?

Ich habe zwei Fragen :

  1. In einem einfachen Wasserstoffatom ( 1 1 H ) , gibt es kein Neutron. Wenn es also keine Kernkraft gibt, die den Kern zusammenhält, was hält dann das Atom zusammen? Warum kommt das Proton nicht aus dem Atom heraus?

  2. Wenn es kein Neutron gibt, bedeutet dies, dass die Bindungsenergie des Wasserstoffatoms ist 0 ? Ich bin auf eine Frage gestoßen, bei der die Bindungsenergie des Heliumatoms berechnet werden sollte und in der Lösung wurde die Atommasse des Heliumatoms von der Summe von 2 Wasserstoffatomen abgezogen ( 2   × 1,0078 u ) und 2 Neutronen ( 2   × 1,0087 u ), würde dies also nicht bedeuten, dass die Bindungsenergie von Wasserstoff ist 0 ?

Sowohl für 1 als auch für 2 scheinen Sie sich den Kern als gebundenes System vorzustellen - aber es ist ein einzelnes Proton. Mir ist nicht klar, warum Sie Kernkraft benötigen würden, um ein einzelnes Proton zusammenzuhalten, oder wie hoch die "Bindungsenergie" eines einzelnen Protons sein soll.
1. Was hält das Atom zusammen? 2.Und ist die Bindungsenergie 0 oder nicht?
Diese Frage (v2) scheint Kernphysik und Atomphysik zu verschmelzen.
@BhavyaSharma Ich denke, das Herzstück Ihrer Verwirrung ist, dass Sie glauben, dass es einen Unterschied zwischen "Wasserstoffkernen" und "Protonen" gibt, aber es gibt keinen. Das Phänomen der „Bindungsenergie“ manifestiert sich für ein einzelnes Proton (in Form von gebundenen Quarks und auch für das Proton-Elektron-Paar), aber das ist etwas anders als das, was normalerweise im Kernkontext unter „Bindungsenergie“ verstanden wird, das ist der Gewichtsunterschied zwischen dem Kern und seinen konstituierenden Hadronen. Es gibt keinen Gewichtsunterschied zwischen einem Proton und einem Wasserstoffkern, weil sie dasselbe sind.

Antworten (2)

Der Wasserstoffkern ist nur ein Proton, Protonen sind stabil. Es gibt jedoch gebundene Valenzquarks im Kern, und sie werden durch die starke Kraft zusammengehalten. Die Proton-Elektron-Version von Wasserstoff hat jedoch die gleiche Eigenschaft, die Sie erwähnt haben, dass sie aufgrund der Bindungsenergie des Paares etwas weniger wiegt als die Masse eines freien Protons plus die Masse eines freien Elektrons. Aber die Bindungsenergie dort ist viel kleiner als das, was Sie von der starken Kraft erhalten.

Das Wasserstoffatom braucht kein Neutron. Neutronen existieren im Atom, um die positiv geladenen Protonen zusammenzuhalten, sonst würden sie sich abstoßen. Bei nur einem Proton wird kein Neutron benötigt. Außerdem würde das Elektron in einer stabilen Umlaufbahn bleiben, da das Elektron nicht angezogen wird, da das Neutron keine Ladung hat, und daher ist nichts wirklich zu unterschiedlich.

Nicht im Zusammenhang mit der Frage, aber ich bin neugierig, warum das Atom von außen neutral ist und dadurch die Protonenladung die Elektronenladung genau aufheben muss, ABER in Helium (wobei zwei Protonen das elektrische Feld von zwei Elektronen aufheben) heben sich die beiden Protonen auf gegenseitig? Meine Schlussfolgerung, oder es muss ein elektrisches Nettofeld von den Elektronen geben (im Fall einer Aufhebungskraft zwischen den beiden Protonen) oder es gibt kein Nettofeld der zwei Elektronen und drei gibt keine Aufhebungskraft zwischen den Protonen.
Nun, in einem Heliumatom gibt es 2 Protonen, 2 Neutronen und 2 Elektronen, die Ladungen all dieser Teilchen würden sich aufheben und es neutral machen.
Es gibt also keine Abstoßung zwischen den Protonen?
Es gibt eine Abstoßung, die als Protonenentartung bekannt ist, aber die Neutronen nutzen die starke Kraft, um alle Protonen in einem Heliumatom zusammenzuhalten.
Die Elektronen entarten also auch? Denken Sie an das Nettofeld eines Systems aus der gleichen Anzahl von Elektronen und Protonen.
Die Elektronen degenerieren auch, deshalb kommen sie nie miteinander in Kontakt
Ich kenne mich mit dem, was Entartung in der Physik ist, nicht aus, ich werde es lesen
Denken Sie nicht an Entartung in Bezug auf Kontakt – es ist ein Quantenphänomen und folgt Quantenregeln. In diesem Bild sind Elektronen in einem Atom keine kleinen Kugeln und sie haben keine Positionen. Sie besetzen stationäre Zustände mit wohldefinierter Energie und Drehimpuls, aber ohne wohldefinierte Position oder linearen Impuls. Die Elektronen in einem Heliumatom (in seinem Grundzustand) sind in dem Sinne entartet, dass sie das Atom vollständig ausfüllen N = 1 Schale und alle hinzugefügten Elektronen müssten notwendigerweise eine höhere Energie haben.
Im Kern ziehen sich im Bereich von 1 Fermi alle Nukleonen gegenseitig an. Protonen ziehen Protonen an, Neutronen ziehen Neutronen an und Neutronen ziehen Protonen an. Es ist diese Kraft (bekannt als Kernkraft), die diesen Kern zusammenhält, indem sie die Coulomb-Kraft zwischen den Protonen im Kern überwindet. @HolgerFiedler Dies ist eine Abstoßung zwischen Protonen, aber wenn sie sich im Bereich von 1 Fermi befinden, überwältigt die Kernkraft die Coulomb-Kraft.
@BhavyaSharma Woher kommt die Abstoßung? Siehe die Diskussion oben.
Lieber Holgerfiedler, der Grund, warum ein Proton stabil ist und zwei Protonen nicht stabil sind, also Neutronen brauchen, ist Isospin. Protonen haben den gleichen Isospin, also können sie nicht miteinander gekoppelt werden, sie brauchen Neutronen, weil Neutronen einen anderen Isospin haben, also können sie mit Protonen gekoppelt werden.
Wenn dem Wasserstoffkern ein Neutron fehlt, was hält dann den Kern stabil und das Proton darin?
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