{"id":14789,"date":"2019-12-29T23:28:07","date_gmt":"2019-12-29T23:28:07","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/was-ist-die-theorie-des-alpha-zerfalls-quantentunneln-definition\/"},"modified":"2020-07-10T11:43:37","modified_gmt":"2020-07-10T11:43:37","slug":"was-ist-die-theorie-des-alpha-zerfalls-quantentunneln-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-die-theorie-des-alpha-zerfalls-quantentunneln-definition\/","title":{"rendered":"Was ist die Theorie des Alpha-Zerfalls – Quantentunneln – Definition"},"content":{"rendered":"
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Der Alpha-Zerfall ist ein Quantentunnelungsprozess.\u00a0Um emittiert zu werden, muss das Alpha-Teilchen eine Potentialbarriere durchdringen.\u00a0Dies \u00e4hnelt dem Clusterzerfall, bei dem ein Atomkern einen kleinen \u201eCluster\u201c von Neutronen und Protonen (z. B. 12C) emittiert.<\/div>\n<\/div>\n
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Theorie des Alpha-Zerfalls – Quantentunneln<\/h2>\n

Alpha-Zerfall<\/strong>\u00a0\u00a0(oder\u00a0\u03b1-Zerfall<\/strong>\u00a0und auch\u00a0Alpha-Radioaktivit\u00e4t<\/strong>\u00a0) bezeichnet den Zerfall eines Elternkerns zu einer Tochter durch die Emission des Kerns eines Heliumatoms.\u00a0Dieser \u00dcbergang kann charakterisiert werden als:<\/p>\n

\"Alpha-Zerfall<\/a><\/p>\n

Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, werden Alpha-Partikel beim Alpha-Zerfall emittiert.<\/p>\n

Unter der Vielzahl von Kan\u00e4len, in denen ein Kern zerf\u00e4llt, war der Alpha-Zerfall einer der am meisten untersuchten.\u00a0Der Alpha-Zerfallskanal in schweren und superschweren Kernen lieferte Informationen \u00fcber die grundlegenden Eigenschaften von Kernen, die weit von der Stabilit\u00e4t entfernt sind, wie z. B. ihre Grundzustandsenergien und die Struktur ihres Kernniveaus.<\/p>\n

Der Alpha-Zerfall ist ein Quantentunnelungsprozess<\/strong>\u00a0.\u00a0Um emittiert zu werden, muss das\u00a0Alpha-Teilchen<\/a>\u00a0eine Potentialbarriere durchdringen.\u00a0Dies \u00e4hnelt dem\u00a0Clusterzerfall<\/strong>\u00a0, bei dem ein Atomkern einen kleinen \u201eCluster\u201c von Neutronen und Protonen (z\u00a0.\u00a0B.\u00a012<\/sup>\u00a0C)\u00a0emittiert\u00a0.<\/p>\n

Die H\u00f6he der\u00a0Coulomb-Barriere<\/strong>\u00a0f\u00fcr Kerne von A \u00ab200 betr\u00e4gt etwa\u00a020-25 MeV<\/strong>\u00a0.\u00a0Die beim Kernzerfall emittierten Alpha-Teilchen haben typische Energien von etwa 5 MeV.\u00a0Einerseits wird ein ankommendes 5-MeV-Alpha-Teilchen von einem schweren Kern gestreut, und es kann die Coulomb-Barriere nicht durchdringen und kommt dem Kern so nahe, dass es durch die starke Kraft interagieren kann.\u00a0Andererseits kann ein 5-MeV-Alpha-Teilchen, das in einem Kernpotentialtopf gebunden ist, dieselbe Coulomb-Barriere tunneln.<\/p>\n

\"Alpha-Zerfall<\/a>Bis 1928 hatte\u00a0George Gamow<\/strong>\u00a0(und unabh\u00e4ngig von\u00a0Ronald Gurney<\/strong>\u00a0und\u00a0Edward Condon<\/strong>\u00a0) die Theorie des\u00a0Alpha-Zerfalls<\/strong>\u00a0durch\u00a0Quantentunneln<\/strong>\u00a0gel\u00f6st.\u00a0Sie nahmen an, dass das Alpha-Teilchen und der Tochterkern vor seiner Dissoziation im Elternkern existieren, n\u00e4mlich beim Zerfall der quasistation\u00e4ren Zust\u00e4nde (QS).\u00a0Ein quasistation\u00e4rer Zustand ist definiert als ein langlebiger Zustand, der schlie\u00dflich zerf\u00e4llt.\u00a0Anf\u00e4nglich oszilliert der Alpha-Cluster im Potential des Tochterkerns, wobei das Coulomb-Potential deren Trennung verhindert.\u00a0Das Alpha-Teilchen wird vom Kern in einer Potentialwanne gefangen.\u00a0Klassisch ist es verboten zu entkommen, aber nach den (damals) neu entdeckten Prinzipien der Quantenmechanik besteht eine winzige (aber nicht null) Wahrscheinlichkeit, dass es durch die Barriere „tunnelt“ und auf der anderen Seite erscheint, um dem Kern zu entkommen .\u00a0Gamow, Condon und Gurney berechneten unter Verwendung des Tunnelmechanismus die Penetrierbarkeit des Tunnel-\u03b1-Partikels durch die Coulomb-Barriere.\u00a0Ermittlung der Lebensdauern einiger \u03b1-emittierender Kerne.\u00a0Der Haupterfolg dieses Modells war die Reproduktion des semi-empirischen Geiger-Nuttall-Gesetzes, das die Lebensdauern der \u03b1-Emitter in Bezug auf die Energien der freigesetzten \u03b1-Teilchen ausdr\u00fcckt.\u00a0Es ist zu beachten, dass andere \u00fcbliche Zerfallsformen (z. B. Beta-Zerfall) durch das Zusammenspiel von Kernkraft und elektromagnetischer Kraft bestimmt werden.<\/p>\n

Spezielle Referenz: WSC Williams.\u00a0Kern- und Teilchenphysik.\u00a0Clarendon Press;\u00a01 edition, 1991, ISBN: 978-0198520467.<\/p>\n

Geiger-Nuttall-Gesetz<\/h2>\n

Das Geiger-Nuttall-Gesetz ist ein semi-empirisches Gesetz, das die Lebensdauer (Halbwertszeit) des Alpha-Emitters in Form der Energie des freigesetzten Alpha-Teilchens ausdr\u00fcckt.\u00a0Mit anderen Worten hei\u00dft es, dass kurzlebige Isotope mehr energetische Alphateilchen emittieren als langlebige.\u00a0Diese Regel wurde 1911 von Hans Geiger und John Mitchell Nuttall vor der Entwicklung der theoretischen Formulierung formuliert.\u00a0Das Geiger-Nuttall-Gesetz kann mathematisch ausgedr\u00fcckt werden als:<\/p>\n

\"Geiger-Nuttall-Gesetz<\/a><\/p>\n

Dabei sind\u00a0a<\/strong>\u00a0und\u00a0b<\/strong>\u00a0empirische Konstanten, die sich aus logarithmischen Darstellungen experimenteller Daten ergeben.\u00a0R\u00a0\u03b1<\/sub>\u00a0stellt den linearen Bereich des Alphateilchens dar und ist somit ein direktes Ma\u00df f\u00fcr die\u00a0kinetische Energie<\/a>\u00a0des Alphateilchens.\u00a0Die Breite der\u00a0Resonanz<\/a> (\u0393) ist im Allgemeinen mit der mittleren Lebensdauer (\u03c4) des angeregten Kerns durch die Beziehung verbunden: \u0393 = \u210f \/ \u03c4<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Dieser Artikel basiert auf der maschinellen \u00dcbersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie k\u00f6nnen uns helfen. Wenn Sie die \u00dcbersetzung korrigieren m\u00f6chten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder f\u00fcllen Sie das Online-\u00dcbersetzungsformular aus. Wir bedanken uns f\u00fcr Ihre Hilfe und werden die \u00dcbersetzung so schnell wie m\u00f6glich aktualisieren. Danke.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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