Kernphysikalische Grundlagen und Begriffe

Weiterführende genauere Analysen zeigen ganz genau, dass der Kern selber aus Bestandteilen (Nukleonen) aufgebaut ist. Es handelt sich dabei um Protonen und Neutronen.

Ladung und Masse der Nukleonen

Das Proton ist positiv geladen; es trägt die Elementarladung $+e$. Hingegen ist das Neutron ein elektrisch neutrales Teilchen. Die Einführung folgender Bezeichnungen ist sinnvoll:

Ein Proton und ein Neutron haben ungefähr die gleiche Masse. Daraus folgt, dass die Masse $m$ des Atomkerns durch die Nukleonenzahl/Massenzahl $A$ bestimmt wird.

Atomare Masse

In Näherung gilt also für die Kernmasse $m$ eines Kerns der Massenzahl $A$:

$m=A\cdot u$

Diese Formel lässt sich auch für die atomare Masse (Masse des gesamten Atoms) verwenden, weil die Elektronen im Vergleich zum Atomkern eine vernachlässigbare Masse haben. Es ist also der Kern, der nahezu die gesamte Masse des Atoms trägt.

$u$ ist hierbei die sogenannte atomare Masseneinheit. Man hat in kg umgerechnet folgende Beziehung:

$1 u=1,6605\cdot 10^{-27} kg$

1 u ist der zwölfte Teil der Masse eines Kohlenstoffatoms C 12. Umgekehrt bedeutet dies, dass ein Kohlenstoffatom (C 12) genau 12 u wiegt.

Nuklid & Isotop

Wir definieren und erläutern noch die Begriffe: Nuklid und Isotop.

Es zeigt sich, dass es Nuklide gleicher Anzahl von Protonen (Ordnungszahl $Z$), aber verschiedener Massenzahlen $A$ und damit Neutronenzahlen $N$ gibt. Dies führt uns zum Begriff des Isotops.