Woher kommt die Energie beim Beta-Zerfall?
Die Energie kommt durch e=mc2 und den Massedefekt, aber wo geht und wie geht masse beim Beta-minus zerfall verloren? Hat ein neutron mehr masse als ein proton, ein elektron und ein Antineutrino
2 Antworten
Hat ein neutron mehr masse als ein proton, ein elektron und ein Antineutrino
Das muss aus Energieerhaltungsgründen stimmen, ja. Laut Wikipedia hat ein Proton die Ruhemasse 938.272 MeV und ein Neutron hat die Ruhemasse 939.565 MeV. Ein Elektron hat etwa 0,511 MeV. Neutrinos haben eine vernachlässigbare Masse, weshalb die Energiebilanz also aufgeht - und es bleibt sogar noch Restenergie die in kinetischer Form weitergegeben werden kann.
Die Massen der Protonen und Neutronen kommen hauptsächlich aus der Bindungsenergie zwischen den Quarks in Form von E=mc^2. Demnach können Proton und Neutron abweichende Massen besitzen, weil ihre Bindungsstruktur im Inneren leicht anders ist.
Diese Energiebilanz, speziell beim Beta-Minus Zerfall, ist sogar geschichtlich sehr wichtig, weil es zum einen zu der theoretischen Einführung des Neutrinos geführt hat und andererseits in ähnlicher Form auch heutzutage genutzt wird um die Neutrinomasse zu bestimmen.
Wenn du in einem Bezugssystem bist in dem das Neutron sich zu Beginn auch bewegt gibt es natürlich auch nachher noch mehr kinetische Energie für das Elektron/Neutrino/Proton. Aber es gibt immer ein System mit einem stationären Neutron und darin ist es so wie du gesagt hast.
Das Bezugssystem ist dasjenige Koordinatensystem, in dem ich gerade rechne. Man kann daher nicht außerhalb eines Bezugssystems sein, da jedes Koordinatensystem die ganze Raumzeit kartographiert.
Man kann ein Ruhesystem des ursprünlichen Neutrons als Bezugssystem verwenden, oder eben eines, welches das Neutron als bewegt beschreibt.
in der Quantenfeldtheorie ist Masse eine Eigenschaft, die nur durch Wechselwirkung von Quantenzuständen mit dem Higgs-Feld entsteht. Andererseits sind Masse und Energie äquivalent, und für Energie gilt ein Erhaltungssatz. Wenn sich Quantenzustände ändern, zB durch Zerfall, so kann sich auch die Wechselwirkung der Zerfallsprodukte mit dem Higgs-Feld ändern, die Differenz muss dann in anderen Energieformen auftauchen. Anschaulicher wirds leider nicht.
und was bedeutet das jetzt konkret beim Betazerfall
die entstehenden Teilchen haben kinetische Energie, da geht der Massendefekt hin https://image.jimcdn.com/app/cms/image/transf/none/path/s94537e3699d07eaa/image/i59d0aedffb79cbe0/version/1440500548/image.png
dh die kinetische energie des beta teilchens kommt ausschließlich davon dass ein neutro mehr masse hat als die Produkte zusammen?