Tröpfchenmodell


Tröpfchenmodell

Das Tröpfchenmodell beschreibt einen Atomkern wie einen Flüssigkeitstropfen. Die Grundidee wurde von George Gamow entwickelt. 1935 stellte Carl Friedrich von Weizsäcker seine darauf beruhende Massenformel für Atomkerne vor, die mit den beobachteten Massen gut übereinstimmt. Das Tröpfchenmodell wurde 1936 von Niels Bohr weiterentwickelt (Compoundkernreaktion als möglicher Mechanismus von Kernreaktionen). Lise Meitner und Otto Frisch nutzten das Tröpfchenmodell 1939 zur ersten Erklärung der Kernspaltung und der dabei frei werdenden Kernenergie. Hans Bethe und Enrico Fermi leisteten weitere Beiträge.

Das Tröpfchenmodell beschreibt in guter Übereinstimmung mit den gemessenen Werten die Bindungsenergien der Kerne. Die Grundannahme dabei ist, dass es zwischen den Bestandteilen eines Kerns (Nukleonen, also Protonen und Neutronen) starke anziehende Kernkräfte gibt, die aber eine so kurze Reichweite haben, dass sie nur auf jeweils direkt benachbarte Nukleonen wirken. Daraus ergibt sich, dass die Massendichte in allen Atomkernen weitgehend gleich ist und dass der Kern zwar verformt werden kann, dabei aber sein Volumen beibehält, ähnlich wie beim aus Wassermolekülen gebildeten Wassertropfen. Die elektrische Abstoßung der Protonen untereinander, die Coulombkraft, ist selbst bei benachbarten Protonen schwächer als die anziehende Kernkraft, hat aber eine lange Reichweite und erfasst daher von einem Proton aus alle anderen Protonen eines Kerns. Das macht die Kerne zunehmend weniger stabil, je mehr Protonen sie enthalten. Als Folge kommen dadurch u. a. Kerne mit mehr als 92 Protonen auf der Erde nicht natürlich vor, und daher auch nicht mehr als 92 verschiedene chemische Elemente.

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