Bei der Analyse nuklearer Zerfallsreaktionen wenden wir die vielen Erhaltungsgesetze an . Kernzerfallsreaktionen unterliegen den klassischen Erhaltungsgesetzen für Ladung, Impuls, Drehimpuls und Energie (einschließlich Restenergien). Zusätzliche Erhaltungssätze, die die klassische Physik nicht vorwegnimmt, sind:
- Erhaltungssatz der Leptonzahl
- Gesetz zur Erhaltung der Baryonenzahl
- Gesetz zur Erhaltung der elektrischen Ladung
Einige dieser Gesetze werden unter allen Umständen befolgt, andere nicht. Wir haben die Erhaltung von Energie und Dynamik akzeptiert. In allen Beispielen wird davon ausgegangen, dass die Anzahl der Protonen und die Anzahl der Neutronen getrennt erhalten bleiben. Wir werden Umstände und Bedingungen finden, unter denen diese Regel nicht zutrifft. Wenn wir nicht-relativistische Kernreaktionen betrachten, ist dies im Wesentlichen richtig. Wenn wir jedoch relativistische Kernenergien oder solche mit schwachen Wechselwirkungen in Betracht ziehen, werden wir feststellen, dass diese Prinzipien erweitert werden müssen.
Einige Erhaltungsprinzipien sind aus theoretischen Überlegungen entstanden, andere sind nur empirische Zusammenhänge. Ungeachtet dessen wird jede Reaktion, die nicht ausdrücklich durch die Erhaltungsgesetze verboten ist, im Allgemeinen stattfinden, wenn auch mit einer geringen Geschwindigkeit. Diese Erwartung basiert auf der Quantenmechanik. Sofern die Barriere zwischen dem Anfangszustand und dem Endzustand nicht unendlich hoch ist, besteht immer eine Wahrscheinlichkeit ungleich Null, dass ein System den Übergang zwischen ihnen vollzieht.
Für die Analyse nichtrelativistischer Reaktionen genügen vier grundlegende Gesetze, die diese Reaktionen regeln.
- Erhaltung von Nukleonen . Die Gesamtzahl der Nukleonen vor und nach einer Reaktion ist gleich.
- Erhaltung der Ladung . Die Summe der Ladungen aller Partikel vor und nach einer Reaktion ist gleich
- Impulserhaltung . Der Gesamtimpuls der wechselwirkenden Teilchen vor und nach einer Reaktion ist der gleiche.
- Energieeinsparung . Bei Kernreaktionen wird Energie, einschließlich Restmassenenergie, eingespart.
Referenz: Lamarsh, John R. Einführung in die Kerntechnik 2. Auflage
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