Dieser Audiobeitrag wird von der Universität Erlangen-Nürnberg präsentiert.

Also gut, fangen wir an. Bevor wir anfangen, wollte ich noch mal kurz was zur Klausur sagen.

Es gab doch mehrere Beschwerden, die uns dazu gebracht haben, den ursprünglichen Termin

beizubehalten. Das habe ich mir gedacht, der 17. hatten wir ursprünglich gesagt.

Genau, also bleibt beim 17., alles wie gehabt, Klausur wird nicht verlegt.

Gut, dann fangen wir an mit, machen weiter mit den Kernmodellen. Ich wollte heute die radioaktiven

Prozesse in Kerne besprechen und deshalb fangen wir an mit dem Alpha-Zerfall.

Also 3.6 ist es, der Alpha-Zerfall von Kerne.

So, und was da passiert ist im Kern die Formation eines Alpha-Teilchens.

Das ist also ein Helium-4-2-Kern. Und wie wir letztes Mal gesehen haben, das ist ein Kern,

der doppelt magisch ist, also sehr stabil, das den Kern verlässt.

Gut, also das sieht dann so aus.

Ein Kern mit den Ladungszahlen a, b wird zu einem Kernstrich.

Und dieser Kern hat a-4, sorry, az, und hier ist a-4z-2.

Also zwei Protonen, zwei Neutronen verlassen den Kern, deshalb die gesamte Nuklearhundzahl

geht um vier runter, die Ladungszahl um zwei plus ein Helium-4.

Ja also man kann sich das so vorstellen, die, also diese Nukleonen, die zwei Protonen und

die zwei Neutronen finden sich eben Potential-Top zu einem Alpha-Teilchen zusammen und die

frei werdende Bindungsenergie regt den Kern an und das Teilchen kann dann durch die Coulomb-Barriere

tunneln.

Also das machen wir jetzt mal ein bisschen quantitativer, die Energiebilanz.

Also vorher habe ich einen Kern mit einer bestimmten Masse, die von a und z abhängt

und hinterher habe ich den Tochterkern mit einer geringeren Masse und plus die Masse

von dem Alpha-Teilchen plus eine Energie Q.

Und diese Energie Q ist genau die Bindungsenergie, die frei wird dadurch, dass sich aus diesem

Ding hier dieses plus ein Alpha-Teilchen bildet.

Gut, klar, so Q ist der sogenannte, heißt in der Tat Q-Wert.

Ja und für Q größer 0 ist der Zerfall energetisch möglich.

Ja, das heißt diese frei werdende Bindungsenergie muss positiv sein.

Jetzt ist es so, dass natürlich, also jetzt hat sich dieses Alpha-Teilchen im Kern gebildet.

So, jetzt ist es natürlich so, dass das Alpha ist positiv geladen, ja, das heißt es muss

an der Coulomb-Barriere vorbei.

Und vorbei kommt es typischerweise indem es durchtunnet.

Also man hat ein Potential, das hatten wir letztes Mal ja schon des Öfteren, V, R, die

hat man im Kernradius Rk.

So und der Potential-Topf sieht so aus, hier für neutrale Teilchen und hier für geladene

Teilchen und für geladene Teilchen hat man eben noch den Coulomb-Teil.

Also hier sind wir bei den geladenen, positiv und hier sind wir bei den neutralen.

So und das Alpha-Teilchen ist natürlich in einem Potential-Topf, der so aussieht.

Also das heißt, um aus dem Potential-Topf rauszukommen, reicht es nicht bei dieser Energie

zu sein, sondern es muss natürlich noch die abstoßende Coulomb-Kraft überwinden.

So, also das sieht dann so aus, wir haben hier unser anziehendes Kernpotential, hatten

wir ja letztes Mal schon.

Und hier unser abstoßendes Coulomb-Potential.

So und unser Alpha-Teilchen hat jetzt eine bestimmte Energie, wir haben hier manchmal

einen Alpha dran, so und dieses hier ist die Energie Q.

So und jetzt ist es eben so, dass kurz noch zur Terminologie, Zustände, die sozusagen

hier drin sind, sind gebundene Zustände und Zustände, die hier drin sind, also im Prinzip

tunneln können, sind quasi gebundene Zustände.

Und natürlich wird die Wahrscheinlichkeit, mit der das Alpha-Teilchen hier durchtunneln