Deuteron

Deuteron

Deuteron (d)

Eigenschaften
Ladung

e
1,602 176 487(40) · 10−19 C

Masse

2,013 553 212 724(78) u
3,343 583 20(17)·10-27 kg
3670,482 9654(16) · me

1875,612 793(47) MeV/c2

magnetisches Moment 0,433 073 465(11)·10-26 J / T
g-Faktor 0,857 438 2308(72)
SpinParität 1+
Isospin 0 (z-Komponente 0)
mittlere Lebensdauer stabil

Als Deuteron (von griechisch δεύτερος, deúteros = „der Zweite“) wird der Atomkern bzw. das einfach positiv geladene Kation des schweren Wasserstoff-Isotops Deuterium 2H bezeichnet. Sein Symbol ist d oder auch 2H+. Ein Deuteron besteht aus einem Neutron und einem Proton.

Deuteronen spielen eine Rolle bei Kernfusionsreaktionen, wie sie in Sternen und auch in zukünftigen Fusionsreaktoren ablaufen. Sie entstehen als Zwischenprodukt bei der Proton-Proton-Reaktion:

\mathrm{p + p \rightarrow d + e^+ + \nu_e + 0{,}42\,MeV}
Zwei Protonen fusionieren zu einem Deuteron. Dabei entstehen ein Positron, ein Elektron-Neutrino und Energie.

Die Atomkerne der anderen wichtigen Wasserstoff-Isotope 1H (Protium) und 3H (Tritium) nennt man Proton bzw. Triton, die Sammelbezeichnung für die Kationen ungeachtet ihrer Kernmasse ist Hydron.

Inhaltsverzeichnis

Kernphysikalische Betrachtung

Da das Deuteron das einfachste gebundene Nukleonensystem ist, wird es gerne zur Analyse der Nukleon-Nukleon-Wechselwirkung verwendet. Sein Spin lässt sich aus Hyperfeinstrukturbeobachtungen zu 1 bestimmen und seine Parität ist positiv. Da das Quadrupolmoment nicht verschwindet, folgt, dass der Kern nicht rund ist, also kein reiner S-Zustand mit Bahndrehimpuls l=0 sein kann. Da aus Paritätsgründen (Parität geht mit (-1)l) nur geradzahlige Bahndrehimpulse erlaubt sind und aus Kernspin-Messungen bekannt ist, dass I=1 ist, ist folglich ein D-Zustand mit l=2 beigemischt. Die Wellenfunktion des Deuterons lässt sich also als [1]

|\psi_d\rangle=0,98\cdot|^3S_1\rangle + 0,20\cdot|^3D_1\rangle

darstellen. Mittels Kernspinresonanz lässt sich zudem das magnetische Moment µ=0,8574µN bestimmen. Dabei ist µN das Kernmagneton. Die Bindungsenergie E beträgt 2,225 MeV.

Literatur

Weblinks

Einzelnachweise

  1. Klaus Bethge, Gertrud Walter, Bernhard Wiedemann: Kernphysik: Eine Einführung. Springer, 2007, ISBN 978-3540745662, S. 282 (http://books.google.com/books?id=1U-OEqsOYykC&lpg=PA282&ots=h5EzplJIm_&pg=PA282#v=onepage&q&f=false, abgerufen am 15. März 2011).

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