P146: Geistererscheinungen beim Betazerfall (K), aktualisiert 21.2.21

23.4.2 Entstehung der Betastrahlung

Bei der Betastrahlung kommt ein Elektron aus dem Kern heraus.

Dies kann aber vorher nicht im Kern gewesen sein, das verbietet die Unbestimmtheitsbeziehung.

Eine schöne Übung fürs Abi:

Wenn das Elektron im Kern lokalisiert war, dann ist seine Ortsgenauigkeit Δx = 10^(-15) m (Kerngröße, 1 Millionstel nm).

Nach der Unbestimmtheitsbeziehung Δ x * Δp = h (wir machen es grob...), gibt es dann eine Impulsunbestimmtheit.

Die Bewegungsenergie ist Wkin = 1/2*m*v² = p²/(2m), da p = m*v ist.

Nun könnt ihr die zur Impulsunbestimmtheit gehörende kinetische Energie berechnen...macht das mal...in eV...

Ergebnis:

1,5 Billionen eV... das entspricht der Masse von 1500 Protonen...geht nicht...Atomkerne, die Elektronen enthalten, wären 100 mal schwerer als die schwersten Kerne...

Es geht nur eins:

Das Elektron ist das Ergebnis einer Umwandlung eines Neutrons in ein Proton.

Das machen freie Neutronen immer (Lebensdauer nur 16 Minuten), im Atomkern nur dann, wenn für das Proton ein tieferliegendes Niveau frei ist und Energie freigesetzt wird. Dann ist das Atom instabil.

Der neue Atomkern hat ein Neutron weniger, dafür ein Proton mehr, seine Ordnungszahl hat sich um 1 erhöht...

So können sich Elemente ineinander umwandeln...

Dieser Prozess ist das Ergebnis der sog. schwachen Wechselwirkung, die durch die Weakonen (W-Bosonen) vermittelt wird.

Da dabei ein Elektron mit einer Elektroneneigenschaft entsteht, muss ein Anti-Elektronenneutrino dies ausgleichen. Im Kosmos darf sich ja nie irgendeine Eigenschaft insgesamt ändern. Sonst müsste man ja erklären, wartum "Etwas" ist...

Eigentlich wandelt ein Weakon ein d -Quark im Neutron in ein u-Quark um und macht dadurch dass Neutron zum Proton. Das Weakon dann wird zum Elektron und dem Neutrino. Man sagt, dass Weakonen sowohl an Quarks als auch an Leptonen ankoppeln.

physicsmasterclass

Den Prozess, wie wir schon in der E-Phase kennengelernt.

Denn damals haben wir erfahren, dass Pauli 1930 das Neutrino nur erfunden hat, um den Impulserhaltungssatz beim Neutronenzerfall zu retten...Erst 1956 konnte es nachgewiesen werden.


kernfragen.de

Was man einfach beobachten kann: Aus einem Atomkern fliegt ein Elektron heraus, ein neuer Kern mit höherer Protonenzahl entsteht.

Das Cs wird zum Ba, die Massenzahl 137 bleibt.

Am folgenden Beispiel erkennt man, dass sich Atomkerne durchaus auf recht vielfältige Weise Energie vom Hals schaffen...

Co kann nach der Umwandlung des Neutrons in ein Proton zu zwei unterschiedlich angeregten Ni-Kernen werden (99,88% gegen 0,12%). Durch Aussenden von Gammastrahlung geht dann das Proton auf das tiefer liegende Niveau.

Betastrahlung ist somit meistens auch mit Gammastrahlung verknüpft.

chemie-schule.de

Neutrinos gibt es, es sind die häufigsten Teilchen im Kosmos. Allein die Sonne sendet jede Sekunde 60 Milliarden Neutrinos durch einen eurer Fingernägel...im Laufe eures Lebens bleibt vielleicht einmal eins stecken...

Neutrinos können durch eine 11 Lichtjahre dicke Betonmauer fliegen, ohne stecken zu bleiben.

Die Neutrinos aus dem Sonnenkern beobachtet man vom Südpol der Erde aus (da steht ein riesiges Neutrinoteleskop) durch die Erde hindurch...

Blick in den Sonnenkern, durch die Erde hindurch:

Neutrinos treiben Sternexplosionen an, durch die alle schweren Elemente entstehen, die euer Hirn so braucht, um sich mit den Neutrinos zu beschäftigen...

Geisterteilchen im Kosmos, ohne die es uns nicht gäbe...

Leider müssen wir hier abbrechen....😭

Aber wenigstens wisst ihr jetzt, wo die Elektronen der Betastrahlung herkommen.

Wenn sich ein Proton in ein Neutron umwandelt, dann fliegt ein Positron raus...auch das kommt vor, so erzeugt man Positronenstrahlen zu medizinischen Zwecken.