Warum fällt der Atomkern nicht auseinander?
Gefragt von: Hinrich Opitz-Kruse | Letzte Aktualisierung: 23. August 2022sternezahl: 4.7/5 (10 sternebewertungen)
Die elektromagnetische Wechselwirkung treibt den Kern auseinander, die starke Wechselwirkung hält ihn zusammen. Die elektromagnetische Wechselwirkung wirkt nur zwischen geladenen Teilchen, im Kern also zwischen den Protonen.
Warum ist der Atomkern instabil?
Wenn der Kern eines Atoms jedoch zu viele Neutronen enthält, wird er instabil. Das Atom kann dann zerbrechen – es zerfällt. Wann das genau passiert, ist von Atom zu Atom unterschiedlich. „Bisher ließ sich nicht exakt berechnen, bei wie vielen Neutronen dieser Punkt erreicht ist“, erklärt Prof.
Wie zerfällt ein Atomkern?
Bei zu vielen Protonen wird die abstoßende Wirkung ihrer positiven elektrischen Ladung zu groß und die Kerne zerfallen. Hierbei wird durch die Schwache Kraft das überschüssige Proton in ein Neutron verwandelt, wobei noch ein Positron und ein Neutrino entstehen und emittiert werden.
Wann ist ein Kern stabil?
Ähnlich wie die Elektronen in der Atomhülle sitzen die Protonen und Neutronen im Atomkern auf Schalen. Kerne gelten als besonders stabil, wenn die Zahl ihrer Bausteine zwei, acht, 20 oder 28, 50 oder 82 beträgt. Bei diesen „magischen“ Zahlen ist eine Schale vollständig gefüllt und ein Atomkern besonders stabil.
Warum ist der Atomkern schwerer als die Hülle?
Bestandteile. Der Atomkern besteht aus Protonen und Neutronen, die zusammen auch Nukleonen genannt werden. Er befindet sich, anschaulich gesprochen, im Zentrum des Atoms und ist etwa 10.000 bis 100.000 mal kleiner als die Elektronenhülle, konzentriert aber in sich mehr als 99,9 % der Masse/Energie des gesamten Atoms.
Quantenphysik einfach erklärt! Atom, Orbital, Spektrum, Elektronen | Phil's Physics
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Wann zerfällt ein Kern?
Die Halbwertszeit ist der Zeitraum, nach dem durchschnittlich die Hälfte der instabilen Atomkerne einer Menge zerfallen sind. Sie kann Sekundenbruchteile, aber auch einige Milliarden Jahre betragen. Solche langlebigen Nuklide sind beispielsweise Uran-238, Uran-235, Thorium-232 und Kalium-40.
Unter welchen Voraussetzungen zerfallen Atomkerne?
Ein Kohlenstoff-Atom etwa besteht aus sechs Elektronen und sechs Protonen. Daneben enthält der Kern des Kohlenstoff-Atoms aber auch noch ungeladene Teilchen, die Neutronen. Wenn der Kern eines Atoms jedoch zu viele Neutronen enthält, wird er instabil. Das Atom kann dann zerbrechen - es zerfällt.
Warum werden Elektronen nicht in den Kern gezogen?
Nach dem Bohrschen Atommodell kreist ein Elektron um den Atomkern wie ein Planet um die Sonne. Analog zum Planeten sollte das Elektron unter dem Einfluss der Coulomb-Kraft nicht in den positiv geladenen Kern stürzen. Ein kreisendes Teilchen verfügt immer über eine Zentripetalbeschleunigung.
Was passiert mit einem instabilen Atom?
Der nukleare Zerfall (radioaktiver Zerfall) tritt auf, wenn ein instabiles Atom durch Emission ionisierender Strahlung Energie verliert. Der radioaktive Zerfall ist ein zufälliger Prozess auf der Ebene einzelner Atome, da es nach der Quantentheorie unmöglich ist, vorherzusagen, wann ein bestimmtes Atom zerfallen wird.
Wie viele Atome gibt es auf der Welt?
Mehr Bits als Atome in unserem Planeten
Er ermittelte dafür, wie lange es dauern wird, bis die Zahl der Bits an digitaler Information die Zahl der Atome in unserem Planeten übertrifft. Diese liegt geschätzt bei rund 1050.
Warum zerfallen radioaktive Kerne?
Radioaktive Nuklide wandeln sich völlig spontan unter Aussendung radioaktiver Strahlung in neue Kerne um. Diese Form der Kernumwandlung wird als Spontanzerfall bezeichnet. Die entstehenden Folgekerne sind häufig wieder radioaktiv, sodass in der Natur ganze Zerfallsreihen existieren.
Warum kommt der radioaktive Zerfall fast nur bei schweren Kernen vor?
Bei schweren Atomkernen kommt es häufig vor, dass der beim radioaktiven Zerfall entstehende Tochterkern erneut zerfällt, der dabei entstehende Kern wieder und so weiter, bis nach etlichen Zerfallsprozessen schließlich ein stabiler Atomkern als Endprodukt entsteht. Man spricht in diesem Fall von einer Zerfallsreihe.
Warum sind Kerne radioaktiv?
Ursache für die radioaktive Strahlung sind Vorgänge im Atomkern. Sehr große Atomkerne (z.B. alle Isotope der Elemente ab Polonium) sind instabil. Sie unterliegen einem radioaktiven Zerfall. Dabei wandeln sich zum einen die Atomkerne unter Aussendung eines Helium-Kernes (α-Strahlung) in einen leichteren Kern um.
Was ist ein stabiler Kern?
Diese unterscheidet man in stabile und instabile Kerne. Die stabilen Kerne können sich nicht von selbst in andere Kerne umwandeln (zerfallen), im Gegensatz zu den instabilen Kernen. Diese können nach einer endlichen Lebensdauer von selbst durch Abspaltung von Teilchen oder Strahlung in andere Kerne übergehen.
Wie groß ist ein Atomkern in Meter?
Atome bestehen aus der Atomhülle mit den negativ geladenen Elektronen und dem Atomkern, der positiv geladen ist und in dem sich die Masse des Atoms konzentriert. Der Kernradius liegt in einer Größenordnung von 10−15 m, die Dichte der Kernmaterie in einer Größenordnung von 2⋅1014 g⋅cm-3.
Welches Element zerfällt nicht?
Doch schwerere Elemente benötigen mit steigender Protonenzahl immer mehr Neutronen im Kern, um nicht zu zerfallen. Blei, das schwerste nicht radioaktive Element im Periodensystem, hat in seinem schwersten stabilen Isotop neben 82 Protonen immerhin schon 126 Neutronen im Kern.
Warum ist Uran instabil?
Ein Atomkern von Uran-235 fängt ein Neutron ein. Durch das zusätzliche Neutron wird der Kern instabil und bricht auseinander. Dabei entstehen zwei, manchmal auch drei kleinere Atomkerne – die sogenannten Spaltprodukte. Gleichzeitig werden Energie und zwei bis drei Neutronen freigesetzt.
Was hält die Materie zusammen?
Die Gravitation hält Materie, wenn in ausreichender Menge vorhanden, auf grosse Skalen zusammen. Durch Gravitation kommt es zur Bildung von Galaxien, von Sternen und Planeten, und von umeinander kreisenden Objekten (Mond um die Erde, die Erde um die Sonne).
Warum bleiben Elektronen auf ihren Bahnen?
Wenn es die Anziehungskraft zwischen ungleichnamigen elektrischen Ladungen nicht gäbe, so würden die Elektronen nicht auf ihrer Bahn um den Atomkern bleiben, sondern davonfliegen. Damit die Elektronen auf ihrer Bahn bleiben können, muss die elektrische Anziehungskraft genauso groß sein wie die Fliehkraft.
Warum strahlen Elektronen im Atom nicht?
Wie Planeten auf ihren Bahnen um die Sonne
Innerhalb dieser Bahnen befinden sich die Elektronen in einem stabilen Zustand, sie verlieren keine Energie und senden auch keine Strahlung aus. Ihre Bewegung steht in einem Gleichgewicht zur Kraft, die der Kern auf sie ausübt.
Was ist kleiner als ein Atomkern?
Nach dem heutigen Wissensstand sind die Quarks – aus denen zum Beispiel ein Proton besteht – und die Leptonen – wie zum Beispiel das Elektron – die kleinsten und somit nicht weiter teilbaren Bausteine unserer Welt. Zwölf solcher Elementarteilchen gibt es in dem Standardmodell der Teilchenphysik.
Was hält den Kern zusammen?
Die Kernkraft sorgt bei kleinen Nukleonenabständen von etwa 0 , 5 f m bis 2 , 5 f m , für eine Anziehung der Nukleonen und hält somit den Atomkern zusammen. Die Kernkraft ist wesentlich stärker als die Gravitationswechselwirkung oder die elektromagnetische Wechselwirkung.
Was besagt das Zerfallsgesetz?
Das Zerfallsgesetz - ein statistisches Gesetz
Von den insgesamt vorhandenen instabilen Atomkernen wandelt sich in einer Halbwertszeit die Hälfte um. Welche der Atomkerne das sind, wird durch das Gesetz nicht erfasst. Es macht also keine Aussage über den einzelnen Atomkern, sondern nur über die Gesamtheit der Kerne.
Wie lautet das Zerfallsgesetz?
Die Lösung dieser Differentialgleichung lautet N ( t ) = N 0 ⋅ e − λ ⋅ t ( 2 ) Diese Gleichung bezeichnet man üblicherweise als das Gesetz des radioaktiven Zerfalls oder kurz Zerfallsgesetz.
Wie lange ist Tschernobyl noch verseucht?
Doch sie ist nur auf 100 Jahre ausgelegt. Die Explosion von Reaktor 4 des Atomkraftwerks Tschernobyl in der heutigen Ukraine hat 150.000 Quadratkilometer Land stark verstrahlt.
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