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Superschwere Atome?

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  • Superschwere Atome?

    Ich hab heute mit zwei Kommilitonen eine interessante (sehr) theoretische Diskussion nach Chemie geführt.

    Wie alle wissen sind alle Elemente nach Blei mehr oder weniger instabil, was daran liegt, dass die Abstoßungskräfte im Kern die Abschottungsfähigkeit der Neutronen übersteigen. Deshalb wird man wohl nie ein stabiles Uranatom finden.

    Nun haben wir uns überlegt ob es nicht einen Punkt gibt an dem wiederum die Gravitation die Abstoßungskräfte im Kern überlagert. Also einen Punkt an dem ein Atomkern so schwer wird, dass er allein durch seine eigene Schwerkraft zusammengehalten wird. Natürlich ist das alles sehr theoretisch, aber Prinzip kann man ja ähnliche Effekte in Neutronensternen sehen.

    Müsste also nicht ein theoretischer Atomkern mit sagen wir 800u wieder stabiler werden als diejenigen die zwischen ihm und Blei liegen?
    Ich weiß das es in diesem Bereich bereits Probleme mit den Elektronen gibt, da diese sich in herkömmlichen Orbitalen in Überlichtgeschwindigkeit um den Kern bewegen müssten, wobei hier es vielleicht alternative Erklärungsmöglichkeiten geben könnte (z.B. neuartige Orbitale oder was völlig neues)...


    Außerdem müsste man hier gucken ob es nicht auch irgendwann einen Punkt geht an dem ein Kern so schwer wird, das er beispielsweise Wasserstoffkerne einfach "schluckt"... na ja wie gesagt alles sehr theoretisch, aber was wisst/denkt ihr darüber?

  • #2
    das hier dürfte intressant für euch sein:
    Insel der Stabilität ? Wikipedia

    damit als Suchbegriff dürfte man auch noch mehr finden.
    "Wer Sicherheit der Freiheit vorzieht ist zu Recht ein Sklave"
    (Aristoteles 384 v.Chr. - 322 v.Chr.)

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    • #3
      Da der Elektromagnetismus etwa 1000 mal stärker als die Gravitation auf dem gleichen Abstand ist, müsste also ein solches Atom eine 1000 mal so große Masse im Verhältnis zur Kernladung haben als das letzte stabile Nuklid.

      Das wäre verdammt groß.

      Edit: Ok, ich habe unterschlagen, dass mit der Größe der Atom auch der durchschnittliche Abstand zwischen den Nukleonen wächst.

      Man müsste also das Coulomb-Gesetz und das Schwerkraftgesetz mit den Nukleonenmassen und der Protonenladung füttern und dann auflösen.
      Zuletzt geändert von McWire; 28.04.2011, 19:12.
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      • #4
        Zitat von McWire Beitrag anzeigen
        Da der Elektromagnetismus etwa 1000 mal stärker als die Gravitation auf dem gleichen Abstand ist, müsste also ein solches Atom eine 1000 mal so große Masse im Verhältnis zur Kernladung haben als das letzte stabile Nuklid.

        Das wäre verdammt groß.

        Edit: Ok, ich habe unterschlagen, dass mit der Größe der Atom auch der durchschnittliche Abstand zwischen den Nukleonen wächst.

        Man müsste also das Coulomb-Gesetz und das Schwerkraftgesetz mit den Nukleonenmassen und der Protonenladung füttern und dann auflösen.
        Auf jeden Fall wäre so ein Atom ein Fall für die Omega-Direktive der Vereinigten Föderation der Planeten. SCNR
        \\// Dup dor a´az Mubster
        TWR www.labrador-lord.de
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        SFF The 6th Year - to be continued

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        • #5
          Zitat von TheJoker Beitrag anzeigen
          das hier dürfte intressant für euch sein:
          Insel der Stabilität ? Wikipedia

          damit als Suchbegriff dürfte man auch noch mehr finden.
          Die Insel der Stabilität ist uns bekannt, aber hat nichts mit unserer theoretischen Überlegung zu tun, da in diesem Maßstab noch die Regeln für herkömmliche Elemente gelten (Elektromagnetismus etc.).

          Wir überlegen was es bedeutet wenn man Kerne mit 300, 500, 800 oder sogar über 1.000 Protonen (+entsprechend viele Neutronen) hat. Das wären natürlich keine herkömmlichen Elemente oder Atome (na ja mehr oder weniger) mehr, aber hier geht es allein um die Überlegung ob es einen Punkt gibt an dem die Gravitation einen superschweren Kern zusammenhält und wenn ja um welche Größenordnung es sich handelt.


          Zitat von McWire
          Man müsste also das Coulomb-Gesetz und das Schwerkraftgesetz mit den Nukleonenmassen und der Protonenladung füttern und dann auflösen.
          Ok mal gucken ob ich jemanden finde, der sich damit auskennt



          Das wäre verdammt groß.
          Und darum geht es ja

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          • #6
            Ich denke mal, der Neutronenstern zeigt schon, wo die Masse liegt. Bei allem, was darunter liegt, sind die abstoßenden Kräfte ja stets größer.

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            • #7
              Zitat von Dannyboy Beitrag anzeigen
              Ich denke mal, der Neutronenstern zeigt schon, wo die Masse liegt. Bei allem, was darunter liegt, sind die abstoßenden Kräfte ja stets größer.
              Das stimmt so nicht ganz. Ein Neutronenstern erzeugt einen unglaublich Überschuss an Gravitation. Wenn ich mich richtig erinnere wiegt eine Feder auf der Oberfläche eines Neutronensterns (die aus Eisenkernen besteht) etwa 4.000 Tonnen.

              Es geht hier wirklich nur darum wo der Punkt liegt an dem die Abstoßungskräfte aufgehoben werden.

              Ein Kommilitone meinte heute sogar, dass er gehört hätte, dass man bereits im Bereich von 500u Effekte erwartet bei denen Atomkerne wieder stabiler werden als im Bereich ~ 200-500

              Kommentar


              • #8
                Zitat von horstfx Beitrag anzeigen
                Das stimmt so nicht ganz. Ein Neutronenstern erzeugt einen unglaublich Überschuss an Gravitation.
                Überschuss an Gravitation?????

                Wenn ich mich richtig erinnere wiegt eine Feder auf der Oberfläche eines Neutronensterns (die aus Eisenkernen besteht) etwa 4.000 Tonnen.
                Entspricht einer Gewichtskraft von 4000 t auf der Erde.


                Es geht hier wirklich nur darum wo der Punkt liegt an dem die Abstoßungskräfte aufgehoben werden.
                Anziehende und abstoßende Kräfte sind in unterschiedlicher Potenz vom Abstand abhängig. Bei Annäherung dominieren die abstoßenden Kräfte. Um das mit der Gravitation zu kompensieren, musst du gewaltige Massen aufbieten.

                Die Feder ist natürlich in weitem Abstand. Da werden die abstoßenden Kräfte natürlich verschwindend gering.

                Ein Kommilitone meinte heute sogar, dass er gehört hätte, dass man bereits im Bereich von 500u Effekte erwartet bei denen Atomkerne wieder stabiler werden als im Bereich ~ 200-500
                Weiß ich nicht. Aber sicher nicht aufgrund der Gravitation.

                Kommentar


                • #9
                  Zitat von Dannyboy Beitrag anzeigen
                  Überschuss an Gravitation?????
                  Mehr als nötig wäre um das Ding zusammen zu halten war hier gemeint.

                  Entspricht einer Gewichtskraft von 4000 t auf der Erde.
                  Japp, aber das verdeutlicht welche Beschleunigungskraft auf der Oberfläche wirkt.

                  Anziehende und abstoßende Kräfte sind in unterschiedlicher Potenz vom Abstand abhängig. Bei Annäherung dominieren die abstoßenden Kräfte. Um das mit der Gravitation zu kompensieren, musst du gewaltige Massen aufbieten.
                  Man darf nicht vergessen, dass auch die Neutronen einen Einfluss auf die Kräfteverhältnisse im Kern haben. Ohne Neutronenüberschuss (bzw. gleicher Anzahl wie Protonen) gäbe es keine Elemente nach dem Helium. Blei hat z.B. 82 Protonen, aber als stabiles Isotop 125 Neutronen.

                  Die Feder ist natürlich in weitem Abstand. Da werden die abstoßenden Kräfte natürlich verschwindend gering.
                  Man darf hier nicht vergessen, dass eine Feder beim Auftreffen auf die Oberfläche eines Neutronensterns seine Struktur verlieren würde. Die Oberfläche besteht aus Eisenkernen, die wesentlich dicher gepackt sind als es die Bedingungen auf z.B. der Erde zulassen würden. Unter der Oberfläche, die so weit ich mich erinnern kann nicht dicker als 20cm (oder mm?) ist, sind selbst diese Abstände praktisch nicht mehr vorhanden.

                  Weiß ich nicht. Aber sicher nicht aufgrund der Gravitation.
                  Ich würde die Schwerkraft nicht so unterschätzen. Ohne Gravitation würden auch herkömmliche Atomkerne kaum zusammenhalten.

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                  • #10
                    Zitat von horstfx Beitrag anzeigen
                    Ich würde die Schwerkraft nicht so unterschätzen. Ohne Gravitation würden auch herkömmliche Atomkerne kaum zusammenhalten.
                    Falsch. Starke Kernkraft vs. Coulombkraft dominiert in "herkömmlichen" Kernen.
                    Lass es dir von Physikern sagen. 500 reichen garantiert nicht. Rechne den Beitrag der Gravitation zu den Bindungsenergien aus, wenn dus nicht glaubst.
                    "Zivilisationen die sich nicht verändern, vergehen." - Civilisation - Call to Power Anleitung

                    Kommentar


                    • #11
                      Zitat von Amelissan Beitrag anzeigen
                      Falsch. Starke Kernkraft vs. Coulombkraft dominiert in "herkömmlichen" Kernen.
                      Lass es dir von Physikern sagen. 500 reichen garantiert nicht. Rechne den Beitrag der Gravitation zu den Bindungsenergien aus, wenn dus nicht glaubst.
                      Vor allem hat man ja auch das Problem, dass die Gravitation mit der Entfernung viel schneller abfällt als die elektromagnetische Abstoßung, weil die Kopplungskonstante viel geringer ist.

                      d.h. bei schweren Kernen, die automatisch auch groß sind, dominiert ja da auch der EM, da die starke Kernkraft ja eine Reichweitengrenze hat.
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                      • #12
                        Zitat von horstfx Beitrag anzeigen
                        Mehr als nötig wäre um das Ding zusammen zu halten war hier gemeint.
                        Es gibt ja eine Untergrenze für die Masse eines Neutronensterns. Alles darunter hätte zuwenig Masse, um das Ding zusammen zu halten.


                        Man darf nicht vergessen, dass auch die Neutronen einen Einfluss auf die Kräfteverhältnisse im Kern haben. Ohne Neutronenüberschuss (bzw. gleicher Anzahl wie Protonen) gäbe es keine Elemente nach dem Helium. Blei hat z.B. 82 Protonen, aber als stabiles Isotop 125 Neutronen.
                        Wer vergisst das denn?


                        Man darf hier nicht vergessen, dass eine Feder beim Auftreffen auf die Oberfläche eines Neutronensterns seine Struktur verlieren würde.
                        Warum spielt das jetzt eine Rolle?


                        Die Oberfläche besteht aus Eisenkernen, die wesentlich dicher gepackt sind als es die Bedingungen auf z.B. der Erde zulassen würden.
                        Eben. Wenn die Gravitation der Erde schon nicht ausreicht, dann wäre es bei einigen hundert Nukleonen schon erst recht essig.

                        Ich würde die Schwerkraft nicht so unterschätzen. Ohne Gravitation würden auch herkömmliche Atomkerne kaum zusammenhalten.
                        Wie kommst du denn darauf?


                        Als ganz grobe Analogie könntest du dich ja mal mit dem Lennard-Jones-Potential auseinander setzen. Da haben wir es ja mit anziehenden und abstoßenden Wirkungen zutun

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                        • #13
                          Zitat von McWire Beitrag anzeigen
                          Da der Elektromagnetismus etwa 1000 mal stärker als die Gravitation auf dem gleichen Abstand ist,
                          da hast du wohl ein paar Nullen vergessen. Das Stärkeverhältnis ist

                          1:1000000000000000000000000000000000000000

                          oder kurz

                          1:10^39


                          .
                          EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :

                          Agent Scullie schrieb nach 1 Minute und 26 Sekunden:

                          Zitat von McWire Beitrag anzeigen
                          Vor allem hat man ja auch das Problem, dass die Gravitation mit der Entfernung viel schneller abfällt als die elektromagnetische Abstoßung, weil die Kopplungskonstante viel geringer ist.
                          die Gravitation fällt mit dem Quadrat des Abstandes ab, die elektrische Kraft ebenfalls. Also beide gleich schnell.
                          Zuletzt geändert von Agent Scullie; 01.05.2011, 22:34. Grund: Antwort auf eigenen Beitrag innerhalb von 24 Stunden!

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                          • #14
                            .
                            EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :

                            Agent Scullie schrieb nach 1 Minute und 26 Sekunden:

                            die Gravitation fällt mit dem Quadrat des Abstandes ab, die elektrische Kraft ebenfalls. Also beide gleich schnell.[/QUOTE]

                            Jein. Stimmt natürlich, aber es kommt drauf an, was für einen Kern du betrachtest.
                            Instabilität, oder spezieller, betrachten wir mal alpha-Instabilität, is ja sowas wie "wie wahrscheinlich ist es, dass ein alpha-teilchen mal so spontan aus einem kern raustunnelt".
                            Baust du jetzt mehr Neutronen in den Kern rein, so verschiebt sich das verhältnis Gravitation/Coulomb zugunsten der Gravitation, sodass mit genügend Neutronen die Gravitation dominiert.

                            Threadrelevanz: Es wäre plausibel ( heißt: ich bin grad zu faul Größenordnungen zu vergleichen ;P ), dass diese Grenze tatsächlich erst bei den Objekten erreicht ist, die wir als Neutronensterne kennen, aber ich frag mal die Tage noch an der Uni unseren Teilchenprof. Dann kann die, doch nicht uninteressante Frage des Threaderstellers vllcht endlich beantwortet werden *g*
                            "Zivilisationen die sich nicht verändern, vergehen." - Civilisation - Call to Power Anleitung

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