Halbwertszeit

Brillant · Anmeldungsdatum: 12.02.2013 Beiträge: 1973 Wohnort: Hessen

Von welchen Faktoren ist eigentlich die Halbwertzeit von Elementen abhängig?

Ich hatte den Verdacht, je massereicher die Atomkerne, desto instabiler. Dies scheint aber nicht der Fall zu sein, die Halbwertzeit sinkt nicht proportional zu steigendem Atomgewicht.

Wenn es nun Strahlen oder Teilchen wären, die einen Zerfall verursachen, könnte die Halbwertzeit womöglich sinken mit größerem Durchmesser des Atomkerns. Also das "Ziel" ist größer.

Wie also müsste ich mir Neutronen und Protonen vorstellen? Feste Kügelchen oder eher Schwämme mit variablem Platzbedarf?

Feynman-Fan1729 · Anmeldungsdatum: 19.01.2011 Beiträge: 94 Wohnort: Chemnitz

Die Halbwertszeit ist ein Maß für die Stabilität des Kernzustandes. Durch den Zerfall geht das Atom in einen energieärmeren Zustand über. Den Zustand zuvor kannst du dir so wie eine kleine Senke in einem Gebirge. Das Atom geht dann von einem Zustand in dieser Senke in einen Zustand unterhalb des Gebirges über. Klassisch ist dieser Übergang eigentlich nicht erlaubt, quantenmechanisch besteht aber die Wahrscheinlichkeit eines Tunnelns durch die Berggipfel des Gebirges. Je größer der Berg über der Senke und je breiter desto kleiner ist diese Wahrscheinlichkeit. Da das Atom diesen Vorgang aber regelmäßig versucht zerfällt es dann doch irgendwann. Bei einer großen Anzahl von Atomen gibt es dann eine zugehörige Statistik (Stichwort Poissonverteilung) für die Zerfallsprozesse. Hier kann man eine sogenannte Halbwertszeit definieren. Das ist die Zeit nach der die Hälfte der Atome zerfallen ist. (Dass diese übrigens unabhängig von der Zahl der Atome ist liegt an der Gedächtnislosigkeit des Zerfallvorgangs).

Was nun die Halbwertszeit beeinflusst ist gar nicht so einfach zu sagen. Mit deiner Massenabhängigkeit liegst du aber gar nicht so falsch, immerhin zerfallen schwerer Elemente ja tendenziell auch schneller. Natürlich sind manche Atomkernkonfiguratonen auch stabiler. Insbesondere hängt das auch von der Anzahl der Neutronen im Atomkern ab, die als eine Art Kleber wirken (Stichwort Isotopen-abhängige Halbwertszeit).

Für mich ist ein Atomkern ein sehr dichter Klumpen von Neutronen und Protronen. Ein Teilchenphysiker wird vielleicht ein wildes Gemisch von Quarks und Gluonen im Sinn haben, aber das führt vielleicht zu weit und ich bin dann auch nicht mehr allzu sattelfest...

liebe Grüße
Ralf