Elektronenfang

Elektronenfang, auch Elektroneneinfang (EC), ist eine Form des nuklearen Zerfalls, bei der ein Proton des Nuklids durch Einfang eines Orbitalelektrons in ein Neutron umgewandelt wird und ein Elektron-Neutrino freigesetzt wird. Die Ordnungszahl Z des Atoms nimmt um eins ab, die Massenzahl A bleibt unverändert. Typischerweise wird ein Elektron aus der inneren K-Schale eingefangen, seltener aus höheren Schalen.

Der Mechanismus lässt sich durch die Reaktion p + e− → n + νe ausdrücken. Durch den Elektroneneinfang entsteht eine Leerstelle im Atom, die durch Elektronen höherer Schalen gefüllt wird. Dabei können charakteristische Röntgenstrahlen oder Auger-Elektronen entstehen. Da der Prozess durch die schwache Wechselwirkung vermittelt wird, ist er eine häufige Zerfallsform für protonenärmere oder energieärmere Kerne, bei der β+-Zerfall energetisch ungünstig oder unmöglich wäre.

Die Zerfallsrate hängt stark von der Elektronendichte am Kern ab, also vom Wert der Elektronen-Wellenfunktion am Kerngebiet. EC kann mit oder ohne nachfolgende Gamma-Emission der Tochterkern auftreten; oft führt der entstandene Elektronendefizit zu einer Folge-Emission von Röntgenstrahlen oder Auger-Elektronen.

Beispiele umfassen 7Be, das zu 7Li und νe zerfällt, sowie 40K, das zu 40Ar führt (und in geringerem Maß auch β−-Zerfall zu 40Ca). In der Astrophysik spielt Elektronenfang eine wichtige Rolle in dichten Stellar- und Kernbereichsprozessen, dort beeinflusst er das Verhältnis von Elektronen und Nukleonen und damit die spätere Entwicklung von Sternen und Supernovae. In der Geowissenschaft trägt EC zum Mess- und Datierungsprozess bei, insbesondere beim 40K-Abbau.