Bindungsenergie im Kernmodell (Potentialtopfmodell)

Erste Frage Aufrufe: 336     Aktiv: 15.05.2023 um 08:47
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Hallo, ich habe eine Frage bezüglich des Potentialtopfmodells des Atomkerns. Grundsätzlich ist es wegen der Coulombkraft ja leichter, ein Proton aus dem Topf zu lösen als ein Neutron. Jetzt haben wir hier solche Abbildungen:

 

Wenn ich zum Entfernen eines Protons aus dem Kern erstmal den Potrntialwall überwinden muss, und es nicht reicht, wie beim Neutron einfach das Nullniveau zu erreichen, bräuchte ich doch mehr Energie zum Entfernen eines Protons, das widerspricht doch dem ganzen Konzept des Potentialwalls wegen der Coulombkraft?

Also ich verstehe, wieso man von außen Energie aufwenden muss, um ein Proton in die Reichweite der Kernkraft zu kriegen und man deshalb einen Potentialwall hat, aber wieso muss ein Proton den Wall der abstoßenden Kraft überwinden, um aus dem Kern zu kommen? 

ich hoffe, meine Frage ist irgendwie nachvollziehbar 

LG

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Ganz klar ist deine Frage nicht, weil du mehrere Themen zusammengepackt hast und ich nicht weiß, was deine Hauptfrage ist. Ich gehe mal auf deinen letzten Satz ein: Warum muss das Proton einen Wall überwinden, um aus dem Kern zu kommen? Woher kommt dieser Potentialtopf mit der niedigen Energie im Innern?

Die Ursache ist die Kernkraft, die bei sehr kleinen Abständen zwischen Neutronen und Protonen eine stark anziehende Kraft ist und die Nukleonen "zusammenklebt". Diese Kraft wirkt der Coulombkraft entgegen und muss beim Verlassen des Kerns erstmal überwunden werden, bevor bei größeren Abständen die abstoßende Coulombkraft vorherrschend wird.

Die gleiche Kernkraft muss auch vom Neutron überwunden werden, während die Coulombkraft für das Neutron keine Rolle spielt. Für Alpha-Teilchen spielen wiederum beide Kräfte eine Rolle.
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Hallo, vielen Dank schonmal:)

Aber wieso schaut es dann in der Skizze aus als müsste das Proton für das Überwinden des Walls mehr Energie brauchen als das Neutron? Weil laut der Skizze reicht es ein Neutron zum Null-Niveau zu heben und ein Proton müsste ich, um es aus dem Kern zu entfernen, erstmal hoch zum Rand des potentialwalls…   ─   frage123.2004 15.05.2023 um 06:47
Wenn du vom jeweiligen Grundzustand aus misst, siehst du, dass die Energiedifferenz vom Grundzustand des Neutrons bis zur Nulllinie genauso groß ist, wie die Energiedifferenz vom Grundzustand des Protons bs zur Spitze des Coulombwalls. Diese Energiedifferenz ist für beide gleich groß zu überwinden. Das wäre die Situation, wenn sich im Kern nur 1 oder 2 Neutronen und Protonen befinden.

In der abgebildeteten Skizze kommt aber noch ein weiterer Effekt hinzu: Wenn sich mehr als 2 Neutronen bzw. Protonen im Kern befinden, kommt es wegen des Pauli-Verbots zur Besetzung der höheren Energieniveaus. Da sich im Kern mehr Neutronen als Protonen aufhalten können, sind die Neutronen vom Grundzustand aus gemessen auf höheren Niveaus als die Protonen, absolut gemessen jedoch auf gleicher Höhe, nämlich der Fermi-Energie. Da beim Zerfall zuerst die Nukleonen vom obersten Niveau emittiert werden, haben Neutronen eine kleinere Energiedifferenz zu überwinden als Protonen, weil der "Neutronen-Topf" mehr gefüllt ist als der "Protonen-Topf".   ─   stefriegel 15.05.2023 um 08:47

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