Deuteron

Als Deuteron (von griechisch deýteros = 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.

Daten des Deuterons (nach CODATA)
Ladung	Weiteres empfehlenswertes Fachwissen Wie kann man Pipetten schnell überprüfen? Richtiges Wägen mit Laborwaagen: Die Wägefibel Tägliche Sichtkontrolle der Laborwaagen e = +1,602 176 462(63)·10-19 C
Ruhemasse	2,013 553 212 71(35) u = 3,343 583 09(26)·10-27 kg = 3670,482 9550(78) × me
Ruheenergie	1875,612 762(75) MeV = 3,005 062 62(24)·10-10 J
magnetisches Moment	0,433 073 457(18)·10-26 J T-1

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:

Zwei Protonen fusionieren zu einem Deuteron. Dabei entstehen ein Positron, ein Elektronneutrino und Energie.

Die Kationen 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

darstellen. Mittels Kernspinresonanz lässt sich zudem das magnetische Moment µ=0,8554µ_N bestimmen. Dabei ist µ_N das Kernmagneton. Die Bindungsenergie E beträgt 2,25 MeV.

Literatur

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