Wozu dienen Neutronen im Atomkern?
Verstehe ich folgendes richtig?
Neutronen dienen dazu, einen gewissen Abstand zwischen den Protonen herzustellen, damit die Coulomb Abstoßung schwächer wird und die Kernteilchen nicht auseinandertreiben.
Angenommen das ist richtig, wieso wird ein Kern dann instabil, wenn es mehr Neutronen werden? Da würde doch der Abstand zwischen den geladenen Teilchen, den Protonen, noch größer werden und daher doch noch stabiler sein.
Doch das entspricht ja nicht der Realität, wo liegt da also mein Denkfehler?
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Die starke Kernkraft überwiegt gegenüber den elektromagnetischen Kräften (Coulomb-WW) und deshalb ist der Kern stabil. Wenn aber die Anzahl der Neutronen steigt, wächst ja auch der Atomkern und wenn er einen kritischen Radius übersteigt, überwiegt nicht mehr die Starke Kraft. Im allgemeinen ist das eine sehr kurzreichweitige Kraft, die sehr schnell abfällt. Die elektromagnetische WW hingegen hat eine unendliche Reichweite. Eigentlich müsste man mal so ordentlich Quantenchromodynamik machen, um zu erklären, warum Atomkerne nicht auseinanderfliegen, doch dies sollte fürs erste reichen.
WW steht im Übrigen für Wechselwirkung.
Die extrem starke Coulombabstoßung muss überwunden werden. Zwischen den Nukleoenen herrscht eine sehr kurzreichweitige aber eben auch extrem starke Kraft, die sie beisammen hält.
Aber wird die Coulombabstoßung nicht nur kleiner, wenn die Anzahl an Neutronen ansteigt? Der Abstand zwischen den Protonen wird ja zwangsläufig größer, wenn man mehr Teilchen hinzugibt, welche keine Coulombkräfte haben.
Wenn sehr viel mehr Neutronen als Protonen im Kern sind, wird der auch instabil (beta-Plus Zerfall)
Finales Denken, das in natürlichen Dingen einen Zweck sucht, als wäre die Natur eine menschengemachte Maschine und als könnte man den Konstrukteur fragen “wozu hast du das da eingebaut?” führt zwangsläufig zu Widersprüchen und Irrtümern, weil die Natur keine solche Maschine ist. Statt dessen gibt es Gesetze, und damit gibt es alles, was unter diesen Gesetzen stabil ist. Das sind insbesondere Gebilde, deren Wellenfunktionen einer Eigenwertgleichung des Hamiltonoperators genügen, wobei sich nicht ohne Weiteres zielgerichtete “Funktionen” einzelner Teile herausarbeiten lassen. Das ist nur mathematisch anschaulich (einem Mathematiker kommen bei der Reduktion auf ein Eigenwertproblem die Freudentränen des Wiedererkennens), nicht geometrisch. Protonen und Neutronen sind nun mal nicht kleine Kügelchen, die in bestimmter Packungsanordnung zusammenbleiben und in anderer auseinanderfliegen, sondern sie gehorchen Randbedingungen wie dem Pauliprinzip, die von der Kügelchen-Vorstellung nicht abgedeckt werden, und die viele Anordnungen verhindern.
Trotzdem ein Versuch poetischer Anschaulichkeit: zehn Passagiere der Titanic, die sich nicht leiden können, sitzen mit maximalem Abstand voneinander im Rettungsboot, dazwischen zehn weitere neutrale Besatzungsmitglieder, gegen die niemand etwas hat. Jetzt wird ein elftes Besatzungsmitglied aufgenommen, aber nun reicht der Platz für die Sitzordnung nicht mehr aus, zwei Passagiere kommen sich zu nahe und eine Schlägerei beginnt, das Boot kentert und alle liegen im Wasser…
Was hältst du von meiner Interpretation der physikalischen Gesetze: Die Realität gibt einen Sachverhalt vor, dazu muss dann eine passende mathematische Beschreibung gefunden werden.
das nennt man Modell. Es genügt allerdings nicht, eine passende Mathematik zu finden, es muss auch eine einfache sein, sonst hätte man sich mit den Epizykeln zur Planetenbewegung zufriedengeben können.