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Lexikon der Mathematik: theoretische Kernphysik

Theorie der Atomkerne, insbesondere im niederenergetischen Bereich.

Die Atomkerne bestehen im wesentlichen aus Nukleonen, d. h. Protonen und Neutronen, deren Anzahl mit p bzw. n bezeichnet werde. Die Summe a = p + n ist die Massenzahl, p ist die Kernladung. Atomkerne mit Wert p entsprechen alle demselben Element, dessen Isotope nach den jeweiligen n-Werten numeriert werden.

Es existieren je nach Anwendungsgebiet unterschiedliche Kernmodelle.

Das Schalenmodell ist an die Kenntnis des Periodensystems der Elemente gekoppelt. Hier wird angenommen, daß die einzelnen Nukleonen nicht untereinander wechselwirken, sondern daß nur jedes Nukleon einzeln mit einem mittleren Feld wechselwirkt. Daraus ergeben sich einzelne besonders stabile Energieniveaus, die den einzelnen Schalen entsprechen, und man kann stabile von instabilen Kernen schon theoretisch unterscheiden.

Das Tröpfchenmodell geht auf Werner Heisenberg (ca. 1935) zurück. Es behandelt die Nukleonen als Flüssigkeit; es ergibt sich ein Kernradius, der zu a1/3 proportional ist. In diesem Modell wird eine intensive Wechselwirkung der Nukleonen untereinander angenommen, hier läßt sich die Bindungsenergie des Kerns in Abhängigkeit von n und p gut bestimmen.

Als extremer Grenzfall der Anwendung der theoretischen Kernphysik ist die Modellierung von Neutronensternen anzusehen: Man kann einen Neutronenstern auch als Atomkern betrachten, bei dem sowohl a als auch n von der Größenordnung her bei 1057 liegen, während p um viele Größenordnungen kleiner ist.

[1] R. Feynman: Photon-Hadron Interactions. Benjamin Inc. Reading Massachusetts, 1972.

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  • Die Autoren
- Prof. Dr. Guido Walz

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