Kernstabilität

Kernstabilität bezeichnet die Fähigkeit eines Atomkerns, ohne spontane Zerfälle zu existieren oder nur sehr lange zu existieren. Sie wird durch die Bindungsenergie pro Nukleon bestimmt und hängt vom Verhältnis von Neutronen zu Protonen sowie von der Struktur der Kernenschalen ab. In der Praxis existieren nur eine begrenzte Anzahl stabiler oder langlebig stabiler Isotope; die meisten schweren Kerne zerfallen durch Alph- oder Betazerfall oder Spontanspaltung.

Die Beschreibung der Stabilität erfolgt durch verschiedene Modelle: Das Flüssigkeitskropfenmodell (Liquid-Drop) erklärt Grundmuster von Bindungsenergie und der Bethe–Weizsäcker-Masseformel; das Kernschalenmodell führt magische Zahlen (2,8,20,28,50,82,126) an, die zu erhöhter Stabilität führen.

Die stabile Region wird als Tal der Stabilität bezeichnet; Isotope mit zu hohem oder zu niedrigem N/Z-Verhältnis neigen zu Beta-Zerfall (Umwandlung in ein anderes Element) bzw. Elektroneneinfang. Jenseits dieser Region liegen Inseln der Stabilität im Bereich der superschweren Kerne, die durch besondere Schalenabfolgen vorhergesagt werden.

Drip-Linien definieren Grenzen der Bindbarkeit von Neutronen bzw. Protonen. Der Begriff Kernstabilität hat auch eine praktische Bedeutung in der Nukleosynthese in Sternen, bei der Produktion und Verteilung der Elemente sowie in der Kernenergetik. In der Forschung bezieht sich Stabilität außerdem auf Massendefekte und deren Einfluss auf Modelle der Kernstruktur.