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R-Prozess


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Der r-Prozess (r für engl. rapid »schnell«) ist ein Neutroneneinfangprozess der bei hohen Neutronen -Dichten und Temperaturen abläuft im Gegensatz zum langsamen s-Prozess . Dabei werden durch einen hohen Neutronenfluss neutronenreiche Atomkerne aufgebaut die rasch zu stabilen Kernen der schweren Elemente von Eisen bis Blei zerfallen .

Man nimmt an dass der r-Prozess während Supernovae am Ende des Lebenszyklus eines Sterns abläuft. Dabei wird durch die Stoßwelle ihren Ausgang am inkompressiblen entarteten Neutronenkern (siehe Neutronenstern ) im Zentrum des Sterns nimmt neutronenreiches von dessen Außenbereich mitgerissen und in den geschleudert.

Die relativ geringe Häufigkeit von im synthetisierten Elementen setzt jedoch voraus dass entweder ein geringer Anteil von Supernovae diese an Weltraum abgibt oder dass jede Supernova nur geringe Menge davon abgibt.

Durch den sehr hohen Neutronenfluss (in Größenordnung von 10 Trilliarden = 10 22 Neutronen pro cm² pro Sekunde) können Sekundenbruchteilen sehr viele Neutronenanlagerungen stattfinden insbesondere auch instabile Zwischenprodukte bevor noch ein radioaktiver β - -Zerfall auftritt. Der Prozess wird nur durch Faktoren abgebremst:

  1. Zum einen durch geschlossene Neutronenschalen bei Isotopen mit Neutronenzahlen um N  = 50 82 und 126 korrespondierend mit Massenzahlen A von etwa 70–90 130–138 bzw. 195–208 denen die Wahrscheinlichkeit einer weiteren Neutronenanlagerung sinkt daher den dafür benötigten Zeitraum vergrößert. Dadurch die Häufigkeit dieser Isotope etwas erhöht was Bestätigung der Theorie des r-Prozesses angesehen werden
  2. Zum anderen nimmt die Stabilität der schweren mit zunehmender Massenzahl ab bis der r-Prozess Kernen endet die so instabil sind dass spontaner Kernspaltung unterliegen d. h. von selbst in leichtere Kerne zerfallen. Man nimmt momentan an dies bei Massenzahlen um A  = 270 der Fall ist etwa im Gebiet Elemente Rutherfordium bis Darmstadtium im Periodensystem .

Bei jeder Neutronenanlagerung wird Energie in Form eines Gammaquants γ frei Massenzahl A und Neutronenzahl N erhöhen sich jeweils um 1 und neues Isotop entsteht.

Bei den anschließenden β - -Zerfällen der instabilen Isotope wird je ein durch Aussendung eines Elektrons  e - in ein Proton umgewandelt. Dadurch entsteht ein Atom eines Elements mit gleicher Massenzahl aber um 1 Ordnungszahl Z (Protonenzahl) und um 1 erniedrigter Neutronenzahl N ; das Atom wandert im Periodensystem.

Siehe auch: Periodensystem Atom p-Prozess



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