Diproton: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 15. Januar 2022, 23:21 Uhr

Diproton (pp)
Eigenschaften
Ladung	2 e (+3,204 · 10⁻¹⁹ C)
Masse
Spin^Parität	0⁺
Isospin	1 (z-Komponente +1)
mittlere Lebensdauer	(nicht gebunden)

Ein Diproton ist ein hypothetischer Atomkern des Heliums, bestehend aus zwei Protonen und ohne Neutronen. Die starke Wechselwirkung zwischen den Protonen wirkt anziehend, gleichzeitig wirkt aber auch eine elektrostatische Abstoßung. Aus dem Zusammenspiel beider Wechselwirkungen ergibt sich, dass das Diproton nicht gebunden ist und damit nicht stabil.

Wenn die Stärke der starken Wechselwirkung nur um 2 Prozent stärker wäre, wäre das Diproton stabil. Dieser Fall wird manchmal als Diprotonenkatastrophe bezeichnet: In diesem Falle wäre Leben im Universum nicht möglich. Die Fusion innerhalb der Sterne würde statt durch die schwache durch die starke Wechselwirkung bewirkt werden und etwa 10¹⁸-mal schneller ablaufen. Sterne würden die Kernfusion so schnell durchführen, dass sich kein Leben entwickeln könnte (Freeman Dyson).^[1]

Dass das Diproton nicht gebunden ist, lässt sich durch das Pauli-Prinzip erklären zusammen mit der Tatsache, dass die starke Wechselwirkung für parallele Spins stärker als für antiparallele Spins ist. Dies ist auch der Grund, warum das Deuteron nur im Triplett-Zustand (S=1) existiert. Da die Protonen im hypothetischen Diproton identische Fermionen sind, unterliegen sie dem Pauli-Prinzip, d. h., sie können nicht dieselben Quantenzahlen haben. Die Spins müssen antiparallel ausgerichtet sein (Singlett). Dieser Zustand ist aber aufgrund Spin-Abhängigkeit der Kernkraft nicht gebunden (die Kernkraft ist stärker bei parallelem Spin der Nukleonen). Die gleiche Überlegung gilt auch für das Dineutron.

Diprotonen wurden 2002 bei Zweiprotonenemission als kurzlebige Zustände beobachtet.

Einzelnachweise

↑ Dargestellt zum Beispiel in P. C. W. Davies, The anthropic principle, Progress in Particle and Nuclear Physics, Band 10, 1983, S. 8

[1] Dargestellt zum Beispiel in P. C. W. Davies, The anthropic principle, Progress in Particle and Nuclear Physics, Band 10, 1983, S. 8

[1]

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-Ein '''Diproton''' ist ein hypothetischer [[Atomkern]] des [[Helium]]s, bestehend aus zwei [[Proton]]en, aber keinen [[Neutron]]en. Es kann jedoch unter den im [[Universum]] herrschenden [[Physikalisches Gesetz|Naturgesetz]]en nicht stabil existieren.
+Ein '''Diproton''' ist ein [[hypothetisch]]er [[Atomkern]] des [[Helium]]s, bestehend aus zwei [[Proton]]en und ohne [[Neutron]]en. Die [[starke Wechselwirkung]] zwischen den Protonen wirkt anziehend, gleichzeitig wirkt aber auch eine elektrostatische Abstoßung. Aus dem Zusammenspiel beider Wechselwirkungen ergibt sich, dass das Diproton nicht gebunden ist und damit nicht stabil.
-Es wird spekuliert, dass, wenn die Stärke der [[starke Wechselwirkung|starken Wechselwirkung]] nur um 2 Prozent stärker wäre, sich alle Protonen zu Diprotonen verbinden würden. Dieser Fall wird manchmal als „Diprotonenkatastrophe“ bezeichnet, da in diesem Falle das [[Leben]], wie es im Universum vorhanden ist, nicht möglich wäre. Die [[Kernfusion|Fusion]] innerhalb der [[Stern]]e würde statt durch die [[schwache Wechselwirkung|schwache]] durch die starke Wechselwirkung bewirkt werden. Dieser Prozess würde 10<sup>18</sup> Mal schneller ablaufen, als es in unserem Universum der Fall ist, und Sterne würden die Kernfusion so schnell durchführen, dass sich kein Leben entwickeln könnte.
+Wenn die Stärke der [[starke Wechselwirkung|starken Wechselwirkung]] nur um 2 Prozent stärker wäre, wäre das Diproton stabil. Dieser Fall wird manchmal als Diprotonenkatastrophe bezeichnet: In diesem Falle wäre [[Leben]] im Universum nicht möglich. Die [[Kernfusion|Fusion]] innerhalb der [[Stern]]e würde statt durch die [[schwache Wechselwirkung|schwache]] durch die starke Wechselwirkung bewirkt werden und etwa 10<sup>18</sup>-mal schneller ablaufen. Sterne würden die Kernfusion so schnell durchführen, dass sich kein Leben entwickeln könnte ([[Freeman Dyson]]).<ref>Dargestellt zum Beispiel in [[P. C. W. Davies]], The anthropic principle, Progress in Particle and Nuclear Physics, Band 10, 1983, S. 8</ref>
+Dass das Diproton nicht gebunden ist, lässt sich durch das [[Pauli-Prinzip]] erklären zusammen mit der Tatsache, dass die starke Wechselwirkung für parallele Spins stärker als für antiparallele Spins ist. Dies ist auch der Grund, warum das [[Deuteron]] nur im Triplett-Zustand (S=1) existiert. Da die Protonen im hypothetischen Diproton identische [[Fermion]]en sind, unterliegen sie dem Pauli-Prinzip, d.&nbsp;h., sie können nicht dieselben [[Quantenzahl]]en haben. Die Spins müssen antiparallel ausgerichtet sein (Singlett). Dieser Zustand ist aber aufgrund Spin-Abhängigkeit der Kernkraft nicht gebunden (die Kernkraft ist stärker bei parallelem Spin der Nukleonen). Die gleiche Überlegung gilt auch für das [[Dineutron]].
+Diprotonen wurden 2002 bei [[Protonenemission#Zwei-Protonen-Emission|Zweiprotonenemission]] als kurzlebige Zustände beobachtet.
+==Einzelnachweise==
+<references />
-Die Tatsache, dass das Diproton nicht gebunden ist, lässt sich erklären durch das [[Pauli-Prinzip]] zusammen mit einer starken [[Spin-Spin-Kopplung]] in der starken Wechselwirkung. Vom [[Deuteron]] weiß man, dass der [[Singulett]]-Zustand, d.&nbsp;h. der Zustand mit antiparallelem Protonen- und Neutronen-[[Spin]], nicht gebunden ist. Lediglich der [[Triplett (Quantenmechanik)|Triplett]]-Zustand mit parallelen Spins ist gebunden. Grund dafür ist die starke Spin-Spin-Kopplung der beiden [[Nukleon]]en, die eine energetische Absenkung des Triplett- und Anhebung des Singulett-Zustandes mit sich bringt. Darüber hinaus existieren für das Deuteron keine [[Angeregter Zustand|angeregten Zustände]]. Da die Protonen im hypothetischen Diproton identische [[Fermion]]en sind, unterliegen sie dem Pauli-Prinzip, d.&nbsp;h., sie können nicht dieselben [[Quantenzahl]]en haben. In Analogie zum Deuteron bedeutet dies, dass die Spins der beiden Protonen, die sich ja beide im Zustand mit niedrigstem [[Drehimpuls]] (l=0) befinden würden, antiparallel ausgerichtet wären. Dieser Zustand ist aber aufgrund der Spin-Spin-Kopplung nicht gebunden. Die gleiche Überlegung gilt auch für das [[Dineutron]].
 [[Kategorie:Kernphysik]]
-[[en:Isotopes of helium#Helium-2 (diproton)]]