Neutronenanlagerung

Neutronenanlagerung (auch Neutroneneinfang) ist eine Kernreaktion, bei der ein oder mehrere Neutronen von einem Atomkern eingefangen werden, ohne dass ein anderes Teilchen emittiert wird. Neutronen können, da sie keine elektrische Ladung besitzen, im Gegensatz zu Protonen auf Grund der fehlenden elektrostatischen Abstoßung leichter in den Atomkern eindringen.

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Die Neutronenanlagerung spielt in der kosmischen Nukleosynthese neutronenreicher, schwerer Elemente eine wichtige Rolle, die in Sternen als s- bzw. r-Prozess abläuft. Durch Neutroneneinfang können auch Atomkerne mit Massenzahlen größer als 56 – also Atome, die schwerer als Eisenatome sind – produziert werden, welche durch thermonukleare Reaktionen, d. h. durch Kernfusion, in Sternen nicht gebildet werden können.

Neutroneneinfang bei kleinem Neutronenfluss

Bei kleinem Neutronenfluss, etwa bei Neutronenbestrahlung in einem Kernreaktor, wird jeweils ein Neutron von einem Atomkern eingefangen, beispielsweise bei Bestrahlung von natürlichem Gold (¹⁹⁷Au) entsteht das Isotop ¹⁹⁸Au in einem hochangeregten Zustand, der sehr schnell durch Aussendung eines γ-Quants zum Grundzustand des ¹⁹⁸Au zerfällt. Die Massenzahl (Zahl der Nukleonen im Kern) steigt dabei um 1. In Formelschreibweise: ¹⁹⁷Au(n,γ)¹⁹⁸Au.

Das Isotop ¹⁹⁸Au ist ein β^--Strahler und zerfällt allmählich durch Emission eines Elektrons zu dem Quecksilberisotop ¹⁹⁸Hg (vgl.: Zerfallsschema). Dadurch erhöht sich die Ordnungszahl (Kernladungszahl) um 1.

Der oben erwähnte s-Prozess läuft im wesentlichen genauso ab, allerdings im Innern von Sternen.

Neutroneneinfang bei großem Neutronenfluss

Beim r-Prozess im Sterninnern ist die Neutronenflussdichte so hoch, dass der Atomkern zwischen den Neutroneneinfängen keine Zeit für den Betazerfall hat. Die Massenzahl steigt also stark an, ohne dass die Ordnungszahl steigt. Erst anschließend zerfallen die entstandenen instabilen Nuklide über viele β^--Zerfälle zu stabilen oder instabilen Nukliden mit hoher Ordnungszahl

Siehe auch: Protonenanlagerung, Kernreaktion, Radioaktivität