Elektronenaufnahme

Elektronenaufnahme, auch K-Elektronenaufnahme genannt, ist ein Prozess der Kern- und Atomphysik, bei dem der Kern eines Atoms ein Elektron aus der eigenen Elektronenhülle einfängt. Üblich ist ein Elektron aus der innersten Schale (K-Schale). Dabei wandelt sich ein Proton des Kerns in ein Neutron um, und ein Elektron-Neutrino wird emittiert. Das resultierende Nuklid hat die gleiche Massezahl A, aber eine um eins verringerten Ordnungszahl Z. Nach der Aufnahme füllt eine Elektronenschale die entstehende Lücke, wodurch typischerweise charakteristische Röntgenstrahlung oder Auger-Elektronen auftreten.

Der Prozess gehört zur schwachen Wechselwirkung. Die Energiebilanz muss ausreichend groß sein (Q-Wert), damit Elektronenaufnahme energetisch möglich ist. Die Wahrscheinlichkeit hängt maßgeblich von der Elektronendichte am Kern ab; innerste Elektronen, insbesondere aus der K-Schale, tragen am stärksten bei. In der Regel wird ein Elektron aus der Nähe des Kernzentrums aufgenommen, gefolgt von einer Umverteilung der Elektronen und eventuellen Folgeprozessen wie Röntgen- oder Auger-Elektronenausstoß. Elektronenaufnahme tritt vor allem bei protonenreichen Kernen auf und konkurriert mit anderen Zerfallswegen wie der Positronenabgabe.

Bedeutung und Beobachtung: Elektronenaufnahme ist eine der Hauptzerfallswege in bestimmten Nukliden und führt zu Neutrinos sowie zu charakteristischen strahlenden Signaturen aus der Elektronenhülle. In Sternen beeinflusst sie die Elektronendichte und kann den Kollaps von Kernsternen beschleunigen, da sie die degenerierte Elektronendruck-Unterstützung verringert. In der Praxis dient sie zur Charakterisierung von Isotopen und wird genutzt, zum Beispiel beim 7Be- bzw. 55Fe-Zerfall.

Beispiele: 7Be zerfällt durch Elektronenaufnahme zu 7Li mit Neutrinoemission; 51Cr zerfällt zu 51V via Elektronenaufnahme und wird medizinisch zur Markierung roter Blutkörperchen verwendet. In der Erdmasse trägt die Elektronenaufnahme auch zur Datierung bei (z. B. 40K zu 40Ar durch EC).