Der Massedefekt

Die Proton-Proton-Reaktion ist in bezug auf die relative Atommasse der miteinander reagierenden Wasserstoffatome einem Massedefekt, der in Kohärenz mit der Einstein-Äquivalenzbeziehung steht, folgendermaßen unterworfen:
dm = 4 mH - 1 mHe = 4 * 1,008 u - 4,003 u = 0,029 u
{atomare Masseneinheit u = 1,660277 * 10-27 kg}
Versimplifiziert weist letztere unter Beachtung der algebraischen Differenz (zuzüglich des entstehenden, elementaren Heliums werden wiederum zwei Wasserstoffkerne frei) auf das erforderliche Vorhandensein von vier Wasserstoffkernen für die Bildung von Helium aufgrund des genannten Defektes, der auf das Freiwerden eines Energiebetrages E zurückgeht bzw. ihm entspricht, hin. Nach der Definition bezeichnet man selbigen als Differenz zwischen der Summe der Ruhemassen aller Nukleonen {Zusammenfassung von Protonen und Neutronen} eines Kerns und der tatsächlichen Kernmasse m. Stellt Z die Anzahl aller Protonen, N die sämtlicher Neutronen, mp bzw. mn die Ruhemasse eines ungebundenen Protons bzw. Neutrons sowie m die Ruhemasse des Atomkerns dar, so gilt:
dm = Z * mp + N * mn - m
Zieht man statt dessen eine Zerlegung des Kerns in Nukleonen in Erwägung, so ist derselbe Energiebetrag bezüglich des Eingehens eines Bindungsverhältnisses unter Energieabgabe vonnöten. Nach der Äquivalenzbeziehung (E = dm * c2 {c Lichtgeschwindigkeit im Vakuum}) folgt:
EB = - dm * c2
wobei die Kernbindungsenergie EB mit einem „Minus“ versehen ist, welches auf die Benötigung der Energie zur Separation in die Kernbestandteile hinweist.
Die errechneten 0,029 atomaren Masseneinheiten, die sich auf den Massedefekt beziehen, entsprechen ungefähr 3% der Ruhemasse eines Protons und liefern nach obiger Gleichung eine Bindungsenergie von etwa 27 MeV {1MeV = 1,6 *10-13 J}. Im allgemeinen schwankt der Mittelwert der Bindungsenergie für beliebige Kerne je Nukleon innerhalb einer Spanne von (7) und 9 MeV.

Der quantenmechanische Tunneleffekt

Der Tunneleffekt, welcher allen Erklärungen der klassischen Mechanik entbehrt, bezieht sich auf die Tatsache, daß Teilchen mit einer Energie E < V0 einen Potentialwall der Höhe V0 zu durchdringen vermögen. Auf die Energiegewinnung im Inneren von Sternen angewandt, besteht eine kleine, aber endliche Wahrscheinlichkeit der Überwindung gegenseitiger Abstoßungskräfte der Protonen (Coulomb-Barriere) mit einem geringeren kinetischen Energiebetrag als diesbezüglich erforderlich wäre.

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