Stoßen sich die Protonen im Kern durch die elektrostatische Kraft ab? Wenn ja, warum treibt die Abstoßung die Protonen nicht auseinander, so dass die Kerne zerfallen?
Es gibt eine elektrostatische Abstoßung zwischen den Protonen im Kern. Neben dem Elektromagnetismus gibt es aber noch eine Anziehungskraft durch eine andere Art von Kraft, nämlich die sogenannte „starke nukleare Wechselwirkung“.
Die starke nukleare Wechselwirkung läuft letztlich auf die Kräfte zwischen den „bunten“ Quarks im Inneren der Protonen – und Neutronen – hinaus. Es wird durch Gluonen vermittelt, ähnlich wie Elektromagnetismus durch Photonen vermittelt wird, beschrieben durch Quantenchromodynamik (QCD), ähnlich wie Elektromagnetismus durch Quantenelektrodynamik (QED) beschrieben wird, und es wirkt (fast) gleichermaßen auf Protonen und Neutronen.
Die anziehende starke Kernwechselwirkung innerhalb der Kerne ist 1-2 Größenordnungen stärker als die abstoßende elektrostatische Wechselwirkung, die die Kerne trotz der abstoßenden elektrostatischen Kraft zusammenhält.
Da Protonen positiv geladen sind, denken wir, dass sie sich abstoßen ... ja, sie stoßen sich aufgrund der elektrostatischen Kraft zwischen den Protonen ab (Coulombsches Gesetz). In ähnlicher Weise existiert auch eine Kernkraft (Kernbindungsenergie) im Kern, die die Abstoßung zwischen den Protonen ausgleicht ... also werden die Protonen sowohl durch die elektrostatische Kraft als auch durch die Kernkraft im Kern ausgeglichen ...
Bei zwei Protonen innerhalb desselben Kerns sind die beiden dominierenden Wechselwirkungen zwischen ihnen: die restliche starke Kernwechselwirkung und die elektromagnetische Wechselwirkung (schwache und gravitative Wechselwirkungen würden ebenfalls existieren, aber sie sind im Vergleich zu den beiden Hauptwechselwirkungen vernachlässigbar).
Die elektromagnetische Wechselwirkung ist offensichtlich immer abstoßend, während die starke Wechselwirkung durch Pi-Mesonen mit Nullspin gemessen wird, was diese zweite Wechselwirkung immer anziehend macht (weil 0 eine gerade Zahl ist) und tatsächlich von größerer Stärke als die elektrostatische Abstoßung.
Da sich alle Körper gegenseitig anziehen, aber aufgrund der Erde, sind unsere Anziehungskräfte vernachlässigbar. Daher ziehen sich Protonen und Protonen, Neutronen und Protonen an. Wir können es berechnen mit g=(G*m1*m2)/r*r
Stein Asmul
Holger Fiedler
Lubos Motl
Holger Fiedler
Holger Fiedler
Holger Fiedler
Lubos Motl