Kernphysik

SS 2013, HHU Duesseldorf, Prof. Dr. Thomas Heinzel
Vorlesung: Kern- und Elementarteilchenphysik, inoffizielle Mitschrift
by: Christian Krause, Matr. 1956616 3 KERNZERFÄLLE UND INSTABILITÄTEN, RADIOAKTIVITÄT
Erste Anwendung des Konzepts des Tunnelns (Gamow)
β − -Zerfall: A z X β−
−→ A z+1Y + e − + ν e + γ
z.B.: 225
88 Ra β−
−→ 225
89 Ac + e − + ν e + γ (Radium → Actinium)
β + -Zerfall: A z X β+
−→ A z−1Y + e + + ν e + γ
z.B.: 15
8 O β+
−→ 15
7 N + e + + ν e + γ (Sauerstoff → Stickstoff)
Es gibt mehr als doppelt so viele β-Emitter wie α-Emitter.
Pathologisch: p,n-Emitter
Spaltung: Große Kerne spalten in 2 ≈ gleich große Fragmente + typisch n-Emission. (s. später)
β − : Nuklid hat Neutronenüberschuss: ∃ freie Protonenzustände unterhalb besetzter
Neutronenzustände: Kerne liegen unterhalb Stabilitätskurve
M (Tochterkern) + M (emittierte Teilchen) ! < M (Mutterkern) : Exotherme Reaktion
3.1 Stabilitätskriterium
Empirisch: Mattauch’sche Isobarenregel
isobar = Menge an Nukliden mit identischem A
j ganzzahlig: → A = 2j + 1 (ug oder gu)
∃ in der Regel nur ein einziges stabiles Isotop
→ A = 2j und A > 14 (uu oder gg)
∃ keine stabilen uu-Kerne, aber min. zwei stabile gg-Kerne
→ Nur 2 1H, 6 3 Li, 10
5 B, 14
7 N und stabile uu-Kerne
⇔ äquivalent: Isotopenregel
z gerade: ∃ mindestens 2 stabile Isotope
z ungerade: ∃ höchstens 2 stabile Isotope
Diskussion anhand von β-Zerfällen:
E b (z, A) für A=const: Isobarenreihe
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