Fusion

Hallo -
die Wahrscheinlichkeit, daß zwei Teilchen durch den Tunneleffekt fusionieren, liegt bei ungefähr 1:10^43 pro Sekunde (kann auch 1:10^40 sein) wenn sie normale Entfernung zueinander haben, also bei den in Sterninneren üblichen Drücken.
Wenn ich das richtig im Kopf habe, wird also etwa *eine* Fusion pro Sekunde durch den Tunneleffekt stattfinden. Es dauert also recht lange, bis sich eine nachweisbare Zahl von Heliumatomen (die ja auch sowieso schon vorhanden sind) gebildet hat.

Gruß

ullrich

Hallo,
Richtig ist: die Potentialbarriere zweier Protonen ist im allgemeinen zu groß um sie allein durch hohe kinetische Energie (sprich: hohe Temperatur im Sterninneren) zu überwinden. Also ist der Tunneleffekt vonnöten, das Proton überwindet die Barriere indem es durchtunnelt.
Die hohe Temperatur ist aber trotzdem erforderlich, weil Teilchen mit höherer Energie eine größere Wahrscheinlichkeit haben zu tunneln als Teilchen mit niedrigerer Energie. Also ist sowohl die hohe Temperatur als auch der Tunneleffekt nötig, damit es zur Fusion kommt.

Ciao
Marcus

Hallo! Gesundes Neues!

Ich verstehe nicht, warum Protonen, die eine bestimmte Energie benötigen, um ein Potentialwall zu überwinden, diese aber nicht haben, es trotzdem schaffen. Also, ich verstehe so zusagen den Tunneleffekt nicht HELP! Auch kann ich mir schon überhaupt nicht vorstellen, dass eine Energie, die man benötigt, eine Art Mauer darstellt.

LG Jule

Hi Jule!

Dann will ich mich mal in die Welt der quantenmechanischen Fallstricke begeben und mit dem Verwirrspiel beginnen [;)]:
1. benötigte Energie als Mauer:
Protonen stoßen sich gegenseitig ab, ganz ähnlich wie sich zwei Magneten gegenseitig abstoßen, wenn du sie mit den Südpolen einander näherst. Willst du sie näher zusammenbringen, so musst du dazu erfahrungsgemäß Kraft, also Energie aufwenden.
Der Mauer-Vergleich wird vielleicht etwas klarer, wenn du dir das Proton als Bowlingkugel vorstellst, die du einen steilen Hang raufschubsen sollst: schubst man fest genug, so kommt die Kugel rüber. Gibt man ihr zu wenig Energie mit, dann kommt sie nicht oben an, sondern rollt wieder zurück: hier wirkt der Hügel wie eine Barriere oder unüberwindliche Mauer, wenn die Kugel nicht die nötige Energie dabei hat.

2. Tunneleffekt:
Ganz kurz gefasst kannst du dir das folgendermaßen vorstellen: in der Quantenphysik, also wenn es um äußerst kurze Längen geht, die grob in der Gegend von Atomdurchmessern liegen, dann spielt die Physik verrückt. Unsere Alltagserfahrung ist dann nicht mehr anwendbar. Und so kommt es auch, dass man Größen wie Energie und Impuls eines Protons nicht gleichzeitig wissen kann - oder noch schlimmer: das Proton selbst hat keine bestimmte Energie mehr! Es gibt nur noch Wahrscheinlichkeiten für bestimmte Energien, man kann aber nicht mehr die tatsächliche Energie angeben. Übertragen auf die Bowlingkugel hieße das: niemand kann genau sagen, wie schnell sie gerade ist, ob 7 oder 80 km/h; man könnte nur sagen: mit einer Wahrscheinlichkeit von 10% ist die Kugel gerade schneller als 40 km/h, kann also über den Hügel drüberrollen.
Schlaue Leute haben dann festgestellt: es gibt immer eine winzige aber vorhandene Wahrscheinlichkeit, dass die Bowlingkugel den Hügel hinaufkommt oder sich zwei Protonen so nahe annähern, dass es zur Fusion kommt.

Schöne Grüße, Thomas

Hallo,
Wer lesen kann ist klar im Vorteil!
Die Wahrscheinlichkeit zu tunneln ist bei höheren Temperaturen wahrscheinlicher, was aber noch lange nicht heißt, daß es nicht auch bei 300K oder so passieren kann. Nur die Wahrscheinlichkeit, so ein Fusionsereignis bei Raumtemperatur zu erleben liegt mit Sicherheit etliche Größenordnungen über der Wahrscheinlichkeit, es bei ein paar Millionen Kelvin zu registrieren.

Grüße
Marcus

P.S.: Ob du Celsius oder Kelvin sagst ist bei Temperaturen um 15 Millionen K(°C) doch nun egal. Auf die 273,15K(°C) Unterschied kommts dann auch nicht mehr an.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Marcus Beutler</i>
<br />Hallo,
...
Nur die Wahrscheinlichkeit, so ein Fusionsereignis bei Raumtemperatur zu erleben liegt mit Sicherheit etliche Größenordnungen über der Wahrscheinlichkeit, es bei ein paar Millionen Kelvin zu registrieren.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
<font face="Verdana">
Moin Marcus,

meintest Du "...etliche Größenordnungen *unter* der...."? Sonst hab ich nämlich was nicht verstanden.

Gruß aus Hamburg
Oliver
</font id="Verdana">

Hallo Oliver,
sorry, "kleiner" Fehler.
Natürlich hast du Recht.

Tschüß

Marcus

Moin ebenfalls,

als Ergänzung vielleicht noch:

- zwischen Protonen wirkt einerseits die abstoßende Coulomb-Kraft und andererseits die anziehende Kernkraft
- Kernkraft &gt;&gt; Coulomb-Kraft
- Kernkraft hat nur sehr kurze Reichweite (ca. 10^-15 m), daher müssen sich die Teilchen sehr stark annähern, um zu verschmelzen
- um die elektrostatische Abstoßung zu überwinden, wäre theor. eine Temp. von 8 x 10^9 K nötig
- der Tunneleffekt ermöglicht auch eine Kernfusion bei niedrigeren Temp., also auch in der Sonne bei 15 x 10^6 K.

Gruß
Peter