Alphazerfall und die Starke Kraft
Moment mal. Sie sagten vorhin, dass Tritium keines seiner Neutronen rauswerfen kann, weil die Neutronen zu fest im Kern drin stecken. Aber nun behaupten Sie, dass einige Isotope sogar einen ganzen Klumpen aus Protonen und Neutronen auf einmal loswerden können? Wie das?
Lass uns zunächst mal darüber sprechen, was den Atomkern überhaupt zusammenhält. Neutronen sind elektrisch neutral; Protonen sind positiv geladen. Ausgehend von dem, was du über die elektrische Kraft weißt, was würdest du für einen Atomkern aus diesen zwei Bausteinen erwarten?
Positive Ladung stoßen andere positive Ladungen ab...also sollten die Protonen alle aus dem Kern herausfliegen! Aber in Wirklichkeit kann das aus irgendeinem Grund nicht passieren, denn dann gäbe es überhaupt keine Atome...und uns auch nicht!
Zum Glück für uns gibt es eine andere Art von Kraft, die Atomkerne zusammenhält; sie heißt Starke Kernkraft, oder einfach die Starke Kraft. Wie der Name schon sagt, ist sie viel stärker als die elektrische Kraft, sodass sie die Protonen am Entkommen hindern kann.
So weit, so gut, aber wie können Alphateilchen dann jemals entkommen?
Trotz ihrer Stärke hat die Starke Kraft nur eine sehr kurze Reichweite; sie reicht nicht einmal von einem Ende eines größeren Atomkerns bis zum anderen. Wenn du ein Proton bist, welches am Rand eines großen Kerns sitzt, dann fühlst du die Starke Kraft (die dich nach innen ziehen will) nur von den unmittelbar benachbarten Teilchen, aber du kannst auch noch die elektrische Kraft (die dich rausdrücken will) vom anderen Ende des Kerns spüren.
Wenn der Kern auch nur ein kleines bisschen außer Form gerät, wird das Gleichgewicht zwischen diesen beiden Kräften gestört; die elektrische Kraft gewinnt, und ein Teil des Kerns fliegt davon. Alphazerfall, bei dem nur ein kleines Stück vom Hauptkern abbricht, ist ein vergleichsweise sanfter Spezialfall; im dramatischeren (aber selteneren) Fall der Kernspaltung kann der Kern mehr oder weniger in zwei Hälften zerfallen.
Warum ist denn das abgebrochene Stück so oft ein Heliumkern? Warum ist es zum Beispiel nie ein einzelnes Proton oder ein Lithiumkern?
Es ist nun gerade so, dass der 4He-Kern außergewöhnlich fest zusammenhält — er hat eine viel größere Bindungsenergie als andere leichte Kerne. Darum sind Alphateilchen die Art von Klumpen, die ein Kern am einfachsten ausspucken kann.
