Grundlagen der Kernphysik
Weglowinthedark.
https://www.youtube.com/watch?v=ar3oFPxNrOU

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0:00 Was hält die Welt in ihrem Innersten zusammen? Seit Jahrtausenden stellen sich die Menschen diese Frage. Vor über 2400 Jahren vermuteten die
0:12 Griechen Demokrit und Leukip bereits, dass Materie aus kleinsten Teilchen aufgebaut sein könnte. Sie nannten sie Atome.
0:23 Ein Atom besteht aus einer Hülle, in der sich nur die negativ geladenen Elektronen befinden und einem positiv geladenen Kern mit einem winzigen
0:33 Durchmesser, in dem fast die gesamte Masse des Atoms konzentriert ist. Das Größenverhältnis von Kern zu Hülle entspricht in etwa dem Verhältnis von
0:45 einem Tennisball zu einem Fußballstadion. Aus der Elektrizitätslehre weiß man, dass sich ungleichnahmige Ladungen
0:56 anziehen und gleichnamige abstoßen. Diese Kraft zwischen Ladungen nennt man Coulonkraft. Durch sie ist verständlich, dass die
1:07 negativen Elektronen nahe am positiven Atomkern sind. Aber wie schaffen es die positiv geladenen Protonen, alle zusammen in dem
1:18 winzig kleinen Kern zu sein? Sie sollten sich doch aufgrund ihrer positiven Ladung abstoßen. Hier kommt eine neue Kraft in Spiel, die
1:29 starke Kernkraft. Die starke Kernkraft hat jedoch nur eine begrenzte Reichweite. Viele Kerne sind aber größer. Die
1:39 Reichweite der Couonkraft zwischen Ladungen hingegen ist unendlich. Während die anziehenden Kernkräfte zwischen Nukleonen also nur von den
1:50 Kernteilchen in der unmittelbaren Nachbarschaft ausgehen, addieren sich die abstoßenden Couonkräfte aller Protonen im Kern.
2:00 Da das Mischungsverhältnis von Protonen zu Neutronen für die meisten Isotope eines Elementes nicht optimal ist, sind diese nicht stabil.
2:11 Sie zerfallen innerhalb von Sekundenbruchteilen bis hin zu Jahr Milliarden. Manche wie C14 entstehen in der
2:20 Erdatmosphäre unter Einwirkung des Sonnenwindes. Ein paar wenige sind von der Entstehung des Sonnensystems übrig. oder entstehen
2:30 in der Folge des Zerfalls von diesen Überresten. Viele andere radioaktive Isotope aber sind die Produkte einer Kernspaltung
2:40 oder von anderen Laborexperimenten und somit von Menschen künstlich erzeugt. Es gibt die Up und Down Quarks, die Strange und Charm Quarks sowie die Top
2:53 und Bottom Quarks. Protonen und Neutronen und damit fast alle Materie um uns herum bestehen aus Up und Down Quarks.
3:05 Diese beiden Quarks unterscheiden sich unter anderem in ihrer Masse und ihrer Ladung. Ein Upquark hat eine Ladung von + 2
3:15 Drittel einer Elementarladung, also zwei Drittel der Ladung eines Protons. Ein Downquark hat die Ladung - dritt
3:26 einer Elementarladung, also ein Drittel der Ladung eines Elektrons. Protonen und Neutronen bestehen aus
3:34 jeweils drei Quarks. Welche das sind, lässt sich über die Ladung der Quarks und der Kernteilchen erschließen. Ein Proton ist einfach positiv geladen. Zwei
3:46 Upquarks haben zusammen die Ladung + 4 dritt. Mit einem Downquark kombiniert, also +- 1 dritt, ergibt sich eine Ladung von 1.
4:00 Ein Proton besitzt also zwei Upquarks und ein Downquark.