Lexikon: Massendefekt

 

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Als Massendefekt bezeichnet man in der den Masseunterschied zwischen der tatsächlichen Masse (Physik)|Masse eines Atomkerns und der stets größeren Summe der Massen der in ihm enthaltenen einzelnen Nukleonen (Protonen und en).

Der Massendefekt stellt scheinbar eine Verletzung des klassischen Gesetzes von der Erhaltungsgröße|Erhaltung der Masse dar, die sich aber mit dem Gesetz der Äquivalenz von Masse und Energie E = mc² von Albert Einstein erklären lässt. Der Massendefekt ist demnach identisch mit der Bindungsenergie|Kernbindungsenergie der Nukleonen, die durch die so genannte starke Wechselwirkung beschrieben wird. Je höher in einem Atomkern der Massendefekt, also die Kernbindungsenergie pro Nukleon ist, desto stabiler ist der Atomkern, da umso mehr Energie zu seiner Zerlegung aufgewendet werden muss.

Innerhalb des s liegt das Maximum des Massendefekts pro Nukleon bei etwa 60 Nukleonen. Die dort angesiedelten e lassen sich also nicht ohne Energiezufuhr spalten oder fusionieren.

Elemente, deren Massendefekte unterhalb dieses Maximums liegen, lassen sich zur Energiegewinnung durch (Kernverschmelzung) oder Kernspaltung ausnutzen. Und zwar lässt sich Energie immer "in Richtung des Maximums", also mit ansteigender Kurve gewinnen, weil die Energiedifferenz zur Energiegewinnung ja positiv sein muss. Links des Maximums, also mit Elementen geringerer Massenzahl (z.B. ), lässt sich Kernfusion und rechts des Maximums, also mit Elementen höherer Massenzahl (z.B. ), lässt sich Kernspaltung energiebringend (exotherm) betreiben. Da die Kurve links des Maximums weitaus steiler ansteigt, lässt sich durch Kernfusion mehr Energie freisetzen als durch Kernspaltung.

Beispiel zum Massendefekt

Die Masse eines Protons beträgt 1,00728 Atomare Masseneinheit|u, die eines Neutrons 1,00866 u. Das Kern des isotops 4He besteht aus zwei Protonen und zwei Neutronen. Diese wiegen zusammen 4,03188 u, der 4He-Kern jedoch nur 4,00151 u, d. h., dass der Massendefekt hier etwa 0,8% beträgt.

Siehe auch

  • Tröpfchenmodell
  • Bethe-Weizsäcker-Formel
  • Physik für die Schule
  • Portal Physik

Weblinks

  • http://www.roro-seiten.de/physik/kerne/bindungsenergie_pro_nukleon.html -- Diagramm der Bindungsenergie pro Nukleon


Kategorie:Kernphysik