Deuteron

Deuteron (d)
Eigenschaften
Ladung	1 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.

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=0,8574µ_N bestimmen. Dabei ist µ_N das Kernmagneton. Die Bindungsenergie E beträgt 2,225 MeV.

Literatur

• Theo Mayer-Kuckuk: Kernphysik. Eine Einführung. Teubner, Stuttgart, Leipzig, Wiesbaden ISBN 3-519-13223-0
• Bogdan Povh et al.: Teilchen und Kerne. Springer, Berlin Heidelberg 2006, ISBN 9783540366850 .

Weblinks

• Tabellenwerte von http://physics.nist.gov/constants

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).