Stodienbücherei Physik, eine Darstellung der Grundlagen H. Hansel W. Neumann VI Moleküle, Atomkern und Elementarteilchen Mit 106 Abbildungen VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften Berlin 1977
Inhaltsverzeichnis 29. Moleküle 11 29.1. Chemische Bindung 11 29.1.1. Heteropolare und kovalente Bindung 12 29.1.1.1. Erklärungsversuche von KOSSEL und LEWIS 12 29.1.1.2. Valenzstrukturmethode, Theorie des Wasserstoffmoleküls 15 29.1.1.3. Molekülorbitalmethode 24 29.1.2. Van-der-Waals-Bindung.. 26 29.1.3. Wasserstoffbrückenbindung 28 29:2. Molekülspektren 29 29.2.1. Spektrum des zweiatomigen Moleküls 29 29.2.1.1. Rotationsspektrum 30 29.2.1.2. Schwingungsspektrum 31 29.2.1.3. Rotationssehwingungsspektrum 34 29.2.1.3.1. Rotationssehwingungsspektrum bei konstantem Elektronenzustand 34 29.2.1.3.2. Rotationssehwingungsspektrum bei gleichzeitiger Veränderung des Elektronenzustandes, Franck-Condon-Prinzip 36 29.2.1.4. Elektronenbandenspektrum 40 29.2.1.5. Raman-Effekt 44 29.3. Dissoziation. 46 29.4. Molekülbildung 48 29.5. Methoden zur Bestimmung charakteristischer Moleküleigenschaften 49 30. Experimentelle Methoden der Kernphysik 53 30.1. Kernstrahlungsmessungen 53 30.1.1. Durchgang von Kernstrahlen durch stoffliche Materie 54 30.1.1.1. Teilchen mit Ruhmasse 54 30.1.1.2. Photonen 55 30.1.1.3. Bremsvermögen, Reichweite, spezifische Ionisation 56 30.1.1.3.1. Bremsvermögen bei Ionisationsverlusten schwerer Teilchen 57 30.1.1.3.2. Reichweite schwerer Teilchen 61 30.1.1.3.3. Spezifische Ionisation 63 30.1.1.4. Energieverluste von Elektronen 64 30.1.2. Kernstrahlungsmeßgeräte 66
8 Inhaltsverzeichnis 30.1.2.1. Teilchenspurdetektoren 66 30.1.2.1.1. Kernemulsionen 66 30.1.2.1.2. Expansionsnebelkammer 67 30.1.2.1.3. Diffusionsnebelkammer 68 30.1.2.1.4. Blasenkammer 69 30.1.2.1.5. Funken- und Streamerkammer 70 30.1.2.2. Zur Auswertung von Teilchenspuraufnahmen 71 30.1.2.3. Teilchenzähler 73 30.1.2.3.1. Ionisationskammer, Proportionalitätszählrohr, Geiger-Müller-Zählrohr, Funkenzähler 73 30.1.2.3.2. Festkörperzähler 76 30.1.2.3.3. Szintillationszähler, Öerenkov-Zähler 77 30.1.2.4. Zur Bestimmung von Teilcheneigenschaften mit Zählmethoden 78 30.1.2.5. Dosimetrie 80 30.2. Teilchenbeschleuniger 81 30.2.1. Linearbeschleuniger 82 30.2.2. Zirkularbeschleuniger 84 31. Allgemeine Eigenschaften der Atomkerne 92 31.1. Nuklide 92 31.2. Gestalt, Größe und Massendichte von Atomkernen, elektrisches Quadrupol- 'moment 97 31.3. Kernspin und magnetisches Kernmoment 100 31.3.1. Hyperfeinstruktur der Spektren und ihre Deutung 100 31.3.2. Zur Messung des Kernspins 103 31.3.3. Zur Messung des magnetischen Kernmomentes 106 31.4. Aufbau des Atomkernes aus Nukleonen. 109 31.5. Kernmassendefekt und Bindungsenergie der Nuklide 114 31.6. Kernkräfte 118 32. Kernumwandlungen 123 32.1. Kernreaktionen 123 32.1.1. Inzidenzteilchen, Target, Kernfotoeffekt 123 32.1.2. Erhaltungssätze 126 32.1.3. Q-Wert 127 32.1.4. Reaktionsmechanismen 128 32.1.4.1. Zwischenkernprozeß 128 32.1.4.2. Direkte Kernreaktionen 131 32.1.4.2.1. Abstreifprozeß 131 32.1.4.2.2. Aufpickprozeß 132 32.1.5. Wirkungsquerschnitt ' 133 32.1.6. Anregungsenergien der Kerne und ihre Bestimmung 136 32.2. Spontaner Kernzerfall 140 32.2.1. Zerfallsgesetz, mittlere Lebensdauer und Halbwertszeit von Radionukliden 141 32.2.2. Radioaktive Familien 144 32.2.3. Künstlich hergestellte Radionuklide 147 32.2.4. oc-zerfall 148 32.2.5. ß-Zerfall 152 32.2.5.1. ß--Zerfall, Elektron-Neutrino 153 32.2.5.2. 32.2.5.3. ß+-Zerfall Elektroneneinfang, 157 158
Inhaltsverzeichnis x 9 32.2.6. Zum Nachweis des Elektron-Neutrinos 159 32.2.7. Y-Zerfall, Kernisomerie 161 32.2.7.1. Mößbauer-Effekt 163 32.2.8. Neutronen- und Protonenzerfall 167 32.3. Kernspaltung 168 32.3.1. Induzierte Kernspaltung 168 32.3.2. Spontane Kernspaltung 173 32.3.2.1. Transurane 173 32.4. Kernfusion 176 33. Neutronen 180 33.1. Einige Eigenschaften des Neutrons 180 33.2. Neutronendetektoren 181 33.3. Neutronenquellen 182 33.4. Neutronenspektrometrie 185 33.5. Zur Neutronenwechselwirkung in verschiedenen Energiebereichen, Moderatoren 186 84. Kernmodelle 189 34.1. Tröpfchenmodell, Bethe-Weizsäcker-Beziehung 189 34.1.1. Zu einigen Polgerungen aus der Bethe-Weizsäcker-Beziehung 192 34.2. Schalenmodell 197 34.3. Weitere Kernmodelle 203 35. Anwendung der Kernenergie 205 35.1. Technische und militärische Anwendung der Kernspaltung 206 35.1.1. Kernkettenreaktion, Vierfaktorenformel, kritische Masse 206 35.1.2. Kernspaltungsreaktor 208 35.1.3. Kernspaltungsbombe 212 35.2. Anwendung der Kernfusion 214 36. Elementarteilchen 218 36.1. Die vier elementaren Wechselwirkungen 219 36.2. Zur Systematisierung der Elementarteilchen 221 36.2.1. Photon 224 36.2.2. Leptonen 225 36.2.2.1. Elektron 225 36.2.2.2. Positron, Antiteilchen 225 36.2.2.3. Elektron-Neutrino 229 36.2.2.4. Müon 229 36.2.2.4.1. Müonenatome 229 36.2.2.4.2. Müonium 230 36.2.2.5. Müon-Neutrino 230 36.2.3. Hadronen 231 36.2.3.1. Mesonen 232 36.2.3.1.1. Mesonenatome 233 36.2.3.2. Baryonen 233 36.2.3.2.1. Nukleonen 233 36.2.3.2.2. Hyperonen 233 36.2.3.2.2.1. Hyperkerne 236 \
10 Inhaltsverzeichnis 36.2.3.3. Resonanzen : 237 36.2.4. Charm-Teilchen 239 36.3. Erhaltungssätze 240 36.3.1. Streng gültige Erhaltungssätze 240 36.3.1.1. Erhaltungssätze von Energie, Impuls und Drehimpuls. <*. 240 36.3.1.2. Erhaltungssätze ladungsartiger Eigenschaften 241 36.3.2. Bedingt gültige Erhaltungssätze 242 36.3.2.1. Erhaltungssatz des Isospins 242 36.3.2.2. Seltsamkeit, Erhaltungssatz der Seltsamkeit 244 36.3.2.3. Symmetrieprinzipien 245 36.3.2.3.1. Antiteilchensymmetrie 245 36.3.2.3.2. Raumspiegelung, Parität 246 36.3.2.3.3. C-P-Invarianz 250 36.3.2.3.4. C-P-T-Invarianz 251 36.4. Quark-Hypothese 252 37. Eosmische Strahlung 254 37.1. Primäre Strahlung 254 37.2. Sekundäre Strahlung 256 Anhang 258 A. 111. Zur quantenmechanischen Behandlung des Wasserstoffmoleküls 258 A. 112. Zum Stromfluß in ionisierten Gasen 261 A. 113. Quantenmechanischer Tunneleffekt 270 Literatur und Quellen 278 Sachverzeichnis 280