Diskrete Energieverteilung von Gamma-Quanten

Wissenschaft Physik
#1

Hallo,

Ich bin im Rahmen meiner Facharbeit seit einiger Zeit auf der Suche nach einer
Erklärung auf die Frage:„Warum haben Gamma-Quanten eine diskrete
Energieverteilung?“… Warum sind sie im weiteren typisch für den Zerfall eines
bestimmten Isotopes? Könnt ihr mir hier weiterhelfen?

Danke!

#2

Hallo!

Ich bin im Rahmen meiner Facharbeit seit einiger Zeit auf der
Suche nach einer
Erklärung auf die Frage:„Warum haben Gamma-Quanten eine
diskrete
Energieverteilung?“… Warum sind sie im weiteren typisch für
den Zerfall eines
bestimmten Isotopes? Könnt ihr mir hier weiterhelfen?

Die Erklärung ist genau dieselbe wie bei der charakteristischen Röntgenstrahlung aus der Atomhülle: Auch der Atomkern weist eine Schalenstruktur auf. Allerdings: Wo schon die Lösung des Wasserstoff-Problems für die Atomhülle schwierig ist, gibt es (meines Wissens) eine exakte analytische Lösung für einen Atomkern gar nicht. Dafür gibt es mehrere Gründe:

  • Es sind mehrere Wechselwirkungen beteiligt, nicht nur die elektromagnetische.
  • Der Massendefekt kann nicht mehr vernachlässigt werden.
  • Das Kernpotenzial wird nicht von einem Zentralkörper aufgebaut, sondern von den Nukleonen selbst, die sich in ihm aufhalten.
  • Es sind verschiedene Teilchenarten beteiligt.

Nichtsdestotrotz liefert das Schalenmodells doch plausible Erklärungen für beobachtbare Phänomene:

  • Diskretes gamma-Spektrum
  • magische Zahlen (entspricht der Edelgas-Konfiguration in der Atomhülle).

HTH, Michael (… ein viel zu häufiger Name!)

#3

Vielen Dank für deine Antwort! Damit hast du mir schon deutlich weitergeholfen!
Die Frage die sich mir nun stellt ist die, wie man sich die unterschiedlichen
Energieniveaus im Kern am Besten vorstellen kann. Bei den Atomelektronen kann
man sich das vereinfacht sehr gut vorstellen indem man davon ausgeht das ein
Elektron von einer Bahn zur nächsten springt, doch wie funktioniert dies beim
Kern? In einem Fachbuch habe ich gelesen, ein angeregter Kern würde auf anderen
Wegen schwingen und rotieren als ein Kern im Grundzustand, doch gibt es davon auch eine „anschaulichere“ Form?

MOD: Überflüssiges Vollzitat gelöscht.

#4

Hallo!

Vielen Dank für deine Antwort! Damit hast du mir schon
deutlich weitergeholfen!
Die Frage die sich mir nun stellt ist die, wie man sich die
unterschiedlichen
Energieniveaus im Kern am Besten vorstellen kann. Bei den
Atomelektronen kann
man sich das vereinfacht sehr gut vorstellen indem man davon
ausgeht das ein
Elektron von einer Bahn zur nächsten springt, …

Das ist eine sehr hilfreiche Vorstellung. Ich gehe sogar davon aus, dass die allermeisten Physiker diese Vorstellung insgeheim in ihren Köpfen haben, wenn sie über Atome nachdenken. Trotzdem sollte man nie vergessen, dass es sich nur um eine Modellvorstellung handelt, die bei der Veranschaulichung hilft, aber eigentlich nicht besonders viel mit der Wirklichkeit zu tun hat (die sich unserer Vorstellung komplett entzieht. Schon allein der Gedanke, dass man das Elektron „sehen“ könnte… die Wellenlänge des Lichts ist viele hundert mal größer als die Orbitale in einem Atom)

…doch wie
funktioniert dies beim
Kern? In einem Fachbuch habe ich gelesen, ein angeregter Kern
würde auf anderen
Wegen schwingen und rotieren als ein Kern im Grundzustand,
doch gibt es davon
auch eine „anschaulichere“ Form?

Diese Sprache deutet darauf hin, dass der Autor das Tröpfchenmodell vor Augen hatte. Ein Flüssigkeitstropfen kann verschiedene Schwingungen ausführen:

  • Monopolschwingungen: Der Tropfen wird bei gleichbleibender Kugelform größer und kleiner (Das ist bei einem realen Wassertropfen kaum vorstellbar, weil Wasser nahezu inkompressibel ist. Anscheinend ist das auch für Atomkerne verboten …)
  • Dipolschwingungen: Der Tropfen pendel ständig zwischen einer länglichen und einer abgeplatteten Form hin und her.
  • Quadrupolschwingungen: Ich könnte es Dir aufmalen, aber mit dem Erklären habe ich so meine Schwierigkeiten …

Hier eine Abbildung von der GSI: http://www-linux.gsi.de/~wolle/TELEKOLLEG/KERN/IMAGE…

Aber auch das ist nur ein Modell!

Michael