Warum stoßen sich die Protonen im Kern sich nicht gegenseitig ab?
Warum bleiben die Protonen dennoch im Kern?
4 Antworten
Die Stabilität von Kernen ist ein komplexes etwas. Es gibt da das Tröpfchenmodell (mit der Bethe-Weiszäcker-Formel) für Kerne, welches das einigermaßen beschreibt.
Die direkte Antwort auf deine Frage ist vor allem die starke Kernkraft. Diese wirkt zwischen Teilchen mit Farbladung (In diesem Fall sind das die Quarks im Inneren der Protonen und Neutronen), welche sich infolgedessen gegenseitig anziehen. Sie ist, wie der Name schon vermuten lässt, eine sehr starke Kraft, welche insbesondere erstmal stärker ist als die elektromagnetische, sofern die Teilchen direkt benachbart sind.
Es gibt auch noch quantenmechanische Korrekturen, wodurch auch beispielsweise Effekte wie der Beta-Zerfall erklärt werden können. Ein weiteres interessanter Punkt ist, dass wenn die Kerne größer werden (also sehr massereiche Elemente repräsentieren), wird die Coloumb-Wechselwirkung immer größer und übersteigt tatsächlich irgendwann die Effekte der starken Wechselwirkung. Dadurch kann man die Instabilität (und damit Radioaktivität) von schweren Elementen erklären! Das passiert also eben genau deswegen, weil sich die Protonen lieber abstoßen möchten.
Die positiv geladenen Protonen im Kern stoßen sich gegenseitig aufgrund der Coulombkraft ab. Da der Kern jedoch trotzdem nicht auseinander fliegt, muss im Kern eine weitere Kraft existieren, durch die sich die Nukleonen gegenseitig anziehen und die stärker ist als die Coulombkraft.
Atomkern - Chemie.de
Die elektromagnetische Wechselwirkung treibt den Kern auseinander, die starke Wechselwirkung hält ihn zusammen. Die elektromagnetische Wechselwirkung wirkt nur zwischen geladenen Teilchen, im Kern also zwischen den Protonen.
Warum platzen Atomkerne nicht auseinander?
Zusätzlich haben Kerne schwerer als der Wasserstoffkern noch Neutronen, wodurch die Protonen nicht alle dicht an dicht liegen müssen (Siehe Link im ersten Kommentar). Zudem wird die starke Kraft durch Mesonen (Quark-Antiquark-Paare) vermittelt, und da es auch geladene Mesonen gibt, gibt es zwischen verschieden geladenen Nukleonen mehr Möglichkeiten, Mesonen "auszutauschen" statt zwischen gleich geladenen.
weil die Starke Wechselwirkung auf kurzen Entfernungen stärker ist als die elektromagnetische.
Bei mehreren Protonen gibt es in den Kernen noch Neutronen, die platt gesagt wie Klabstoff wirken.