Kernphysik 2

Atomphysik und Kernphysik

Das Kapitel Kernphysik 2 in unserem Online-Kurs Atomphysik und Kernphysik besteht aus folgenden Inhalten:

1. Kernreaktionen

   Kernphysik 2 > Kernreaktionen

   

   Kernreaktionen sind Wechselwirkungsprozesse von Atomkernen mit anderen Teilchen (wie z.B. Protonen, Neutronen, $\alpha$-Teilchen).Als Beispiel wollen wir eine Kernreaktion anschauen, die sich für die Altersbestimmung von (organischen) Objekten bewährt hat.Entstehung von radioaktivem C-14 (Beispiel einer Kernreaktion)Das radioaktive Nuklid C-14 kann über eine in der Atmosphäre der Erde ablaufende Kernreaktion gebildet werden. Und zwar treten durch kosmische Strahlung in der Erdatmosphäre ...

2. Massendefekt von Kernen

   Kernphysik 2 > Massendefekt von Kernen

   

   Wir gelangen nun zu einem Thema, das uns die ungeheuren im Kern verborgenen Energien offenbaren wird.Als Beispiel betrachten wir einen Heliumkern $^4_2 He$.Man weiss, dass dieser Heliumkern aus 4 Nukleonen (2 Protonen und 2 Neutronen) aufgebaut ist. Die Massen $m_p$ (Masse des Protons) sowie $m_n$ (Masse des Neutrons) sind bekannt.Was würde man nun beobachten, wenn man die Masse $m_K$ des vollständigen Heliumkerns bestimmt und mit der Summe aus den Massen der Bausteine vergleicht?Antwort/Beobachtung:Die ...

3. Anwendung: Nutzung der Kernenergie

   Kernphysik 2 > Anwendung: Nutzung der Kernenergie

   

   Der bei Kernen bestehende Massendefekt ist, wie wir zuvor gesehen haben, auf eine Bindungsenergie zurückzuführen. Diese Energie kann im Prinzip bei bestimmten Reaktionen freigesetzt werden, woraus sich Möglichkeiten zur Energieegewinnung ergeben.Bindungsenergie pro NukleonWir haben gesehen, wie man die Bindungsenergie eines Kerns aus seinem Massendefekt berechnen kann. Diese Energie ist gleichmässig auf jedes der Nukleonen verteilt, so dass es sinnvoll ist, die Bindungsenergie ...

4. Kernspaltung

   Kernphysik 2 > Anwendung: Nutzung der Kernenergie > Kernspaltung

   

   Wir gehen hier zunächst auf die in unserer Welt bereits technisch realisierte Möglichkeit der Kernspaltung ein, wie man sie üblicherweise z.B. in Kernreaktoren vorfindet.Erste künstliche KernspaltungEin Beispiel für eine Kernspaltung wurde in einer historisch aufsehenerregenden Entdeckung von Otto Hahn und Fritz Straßmann im Jahr 1938 gemacht. Dabei benutzten sie das Urannuklid U-235.Beschießt man U-235 mit (langsamen) Neutronen, so wird der Urankern in zwei leichtere ...

5. Kernfusion

   Kernphysik 2 > Anwendung: Nutzung der Kernenergie > Kernfusion

   

   Die Kernfusion bildet die zweite Möglichkeit der Energiegewinnung aus Kernenergie.Kernfusion ist die Verschmelzung von leichten Kernen zu einem schwereren Atomkern.Wie bereits angesprochen, steigt bei der Fusion die Bindungsenergie pro Nukleon an. Die dabei frei werdende Energie $\Delta E$ ist gerade die Differenz zwischen der Bindungsenergie des entstehenden Kerns und der Summe der Bindungsenergien der fusionierenden Kerne.KernfusionsprozesseAusgewählte Beispiele von Fusionsprozessen$\Delta ...