Spaltung und Fusion sind auf die starken und schwachen Kräfte zurückzuführen, aber es ist mir unklar, welche für welche verantwortlich sind.
Die starke Kraft ist sowohl für die Fusion als auch für die Spaltung verantwortlich.
Nukleonen (Protonen und Neutronen) bestehen aus Quarks, die durch die starke Kraft zusammengehalten werden. Die Kernkraft , auch starke Restkraft genannt, bindet Nukleonen aneinander. Es ist also sowohl an der Fusion als auch an der Spaltung beteiligt. Die elektromagnetische Kraft ist auch deshalb wichtig, weil sich Protonen abstoßen, während die Kernkraft auf Protonen und Neutronen gleichermaßen wirkt.
Die schwache Kraft ist an Wechselwirkungen beteiligt, die den Nukleongeschmack verändern, wenn ein Neutron in ein Proton umgewandelt wird oder umgekehrt. Es ist wichtig für die Stabilität des Zellkerns. Grob gesagt ist ein Kern am stabilsten mit gleicher Anzahl von Protonen und Neutronen (in schwereren Kernen ist ein höheres Neutron:Proton-Verhältnis erforderlich). Die schwache Kraft hält dieses Gleichgewicht aufrecht. Weitere Einzelheiten finden Sie unter Was genau macht die schwache Kraft?
Die schwache Kraft ist nicht an der Spaltung von Uran oder Plutonium oder an ihrem Nichtspaltungszerfall beteiligt, der die Emission eines Alpha-Teilchens beinhaltet. Aber es ist an Zerfällen beteiligt, die ein Beta-Teilchen emittieren, wie auf der Seite erklärt, die ich oben verlinkt habe.
Die Fusion von Wasserstoff zu Helium in einem Stern beinhaltet die schwache Kraft, weil einige Protonen in Neutronen umgewandelt werden müssen. Die Hauptreihe von Fusionsreaktionen in der Sonne ist als Proton-Proton-Kette bekannt . Es gibt auch den Kohlenstoff-Stickstoff-Sauerstoff-Kreislauf , der bei höheren Temperaturen dominiert.
Fusion und Spaltung sind Kategorien von Kernreaktionen, die ein breites Spektrum von Reaktionen abdecken.
Die starke Kraft ist dafür verantwortlich, Nukleonen zusammenzuziehen, und bestimmt, wie stabil ein Kern ist. Es macht Helium stabiler als Wasserstoff, aber Uran weniger stabil als Thorium. Daher ist es sowohl an der Fusion als auch an der Spaltung beteiligt, die Energie freisetzen, wenn der Output stärker gebunden ist als der Input (oder wenn der Output weniger massiv ist). Die starke Kraft erzeugt diese Bindung.
Die schwache Kraft ist für Geschmacksveränderungen verantwortlich. Dies schließt Protonen ein, die sich in Neutronen verwandeln und umgekehrt (wobei Elektronen/Positronen/Neutrinos zum Ausgleich hinein- oder herausgeworfen werden). Es ist auch an Fusion und Spaltung beteiligt, wenn Geschmacksänderungen erforderlich sind (z. B. Beta-Zerfall oder inverser Beta-Zerfall).
Ein Beispiel für die schwache Kraft ist leicht bei der Kernfusion in Sternen zu finden. Es kommen vier Wasserstoffe zusammen, das sind vier Protonen, und es muss ein Heliumkern mit zwei Protonen und zwei Neutronen werden. Die schwache Kraft lässt zwei Protonen zu zwei Neutronen werden.
Etwas komplizierter ist es dann, wer wofür verantwortlich ist. Fusion ist der Prozess, der zwei oder mehr leichtere Atome zu einem größeren verbindet. Die starke Kernkraft ist dafür verantwortlich, die Kernbestandteile des größeren Atoms miteinander zu verbinden. Es ist jedoch möglich, dass diesem Prozess ein radioaktiver Beta-Zerfall innerhalb des Kerns folgt und dieser durch die schwache Kernkraft bestimmt wird. Es ist also möglich, dass sowohl die starken als auch die schwachen Kernkräfte bei der Fusion eine Rolle spielen.
Spaltung spaltet ein größeres Atom in zwei oder mehr kleinere. Es gibt aber auch einen natürlichen Vorgang des radioaktiven Zerfalls, der unter bestimmten Bedingungen als Spaltung angesehen werden kann. Dies wird durch die schwache Kernkraft bestimmt, unterscheidet sich jedoch stark von dem, was typischerweise als Spaltung als potenzielle Energiequelle im großen Maßstab angesehen wird.
PM 2Ring