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Kern- und Strahlungsphysikvorlesung von Prof. Dr. P. Zimmermann
Der Artikel Alpha-Zerfall basiert auf der Vorlesungsmitschrift von Moritz Schubotz des 11.Kapitels (Abschnitt 0) der Kern- und Strahlungsphysikvorlesung von Prof. Dr. P. Zimmermann.
Die hohe Bindungsenergie Eα = 28 MeV bewirkt, daß diese Energie besonders für schwere Kerne (ab ca. 200U) oft größer ist als die Ablösearbeit von 2 Protonen und 2 Neutronen,
so daß -Zerfall energetisch möglich wird.
Warum nicht spontaner Zerfall in für Kernreaktionen typischen Zeiten von 10-21 s?
Grund
Coulombbarriere, Tunneleffekt
Tunneleffekt (Gamow): "Überspringen der Barriere wegen Energieunschärferelation
". Vereinfacht mit Rechteckbarriere:
Anpassung der Wellenfunktionen und ihrer Ableitungen an den beiden Sprungstellen ergibt 4 Bestimmungsgleichungen für die 5 Amplituden A, B, C, D, F (A Normierung).
Transmission
Für "dicke" Barriere Kd >> 1 ist eKd der beherrschende Faktor, d.h.
. Für allgemeinen Potentialverlauf: mit Gamowfaktor, z. B. für Coulombpotential ist der Gamowfaktor in mathematisch geschlossener Form angebbar und tabelliert.
Somit Übergangswahrscheinlichkeit A für α-Zerfall:
mit "Wahrscheinlichkeit für die Bildung eines a-Teilchens mal Zahl der Stößels gegen Potentialwall"
Zahl der Stöße
Experimentell
Weitere Informationen
(gehört nicht zum Skript)
siehe lok. Maximum bei He in Darstellung der Bethe-Weizäcker Formel für E_B/A
Extraktion eines Schweren Kerns unwahrscheinlicher als durch Gamow-Faktor auszurechnen da sich mehr Nukleonen im Kerninneren zu einem gebilde mit passendem (N,Z) formieren müssen
Z geht exponentiell in Wahrscheinlichkeit ein
Experiment 10 counts in einem halben Jahr
Q-Wert Höhe des präformierten Teilches über dem Grudniveau des Potetntialtopfes
Prüfungsfragen
Frage zum -Zerfall (Gamow-Faktor mit Abhängikeiten). (Prof. Kanngießer)
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