P145: Abgeschlossene Kernschalen und das Leuchten der Atomkerne

 23.3.2 Schalenmodell

Protonen und Neutronen befinden sich in einem Potenzialtopf. Nur gibt es keine zentrale Ladung, die das Potenzial erzeugt. Die Nukleonen selöbst erzeugen das Kernpotenzial, sie ahlten sich sozusagen gegenseitig gefangen.

Wir werden den Klebstoff dazu noch kurz kennenlernen.

Der genaue Verlauf des Kernpotenzials im Inneren ist nicht sehr gut bekannt, häufig  nimmt man es einfach als konstant an. Im Bild sehen wir dann die endliche hohe Potenzialwand und dann nach außen das mit 1/r abfallende Coulompotenzial des Kernes.

leifiphysik

 Da Protonen und Neutronen unterschiedliche Quanten sind, gibt es zwei  Niveauschemata, die unabhängig voneinander besetzt werden.

In jedes Niveau der Protonen kommen nach dem Pauliprinzip zwei Protonen mit unterschiedlichem Spin, das gilt für die Neutronen entsprechend.

Die Niveaus der Protonen liegen alle etwas höher, da ja die elektrische Abstoßung noch zusätzlich wirkt.

Kugelsymmetrische Wahrscheinlichkeitsverteilungen gibt es auch hier.

Man spricht nicht von Achter-Außenschale sondern von magischen ( = besonders stabil) Kernzahlen.

Solche magischen Zahlen gibt es unabhängig für Protonen und Neutronen. Stimmen sie überein, spricht man von einem doppelt-magischen Kern.

Der erste doppelt-magische Kern ist Helium.

Tabelle aus wikipedia

 

23.4. Erklärung der Radioaktivität

Mit Hilfe des Schalenmodells können wir sehr anschaulich die Entstehung der drei Arten der radioaktiven Strahlung angeben.

23.4.1 Entstehung von Gammastrahlung

Wenn Protonen oder Neutronen ihre Energieniveaus wechseln, dann wird Gammastrahlung emittiert oder absorbiert.

Man kann in der Tat Atomkerne anregen, so dass sie dann Gamma-Photonen abgeben. Allerdings verhidnert die Elektronenhülle Stoßanregung ganzer Atome, bei denen Energie auf den Kern übertragen wird. Da muss man schon die Kerne selbst aufeinanderballern...

Im Prinzip könnten wir also alles, was wir über die Elektronenhülle gelernt haben, jetzt übertragen... es gibt für den Atomkern Quantenzahlen, spontane und verbotene Übergänge.

Das Schema des Physikinstituts der Uni Wuppertal zeigt das beeindruckend:

 Die Gammastrahlung ist das Licht der Atomkerne!