Wasserstoffkernen

Wasserstoffkerne sind die Atomkerne des Elements Wasserstoff. In der häufigsten Form, dem Protium, besteht der Kern aus einem einzelnen Proton. Daneben existieren zwei weitere Wasserstoffisotope: das Deuteron, das aus einem Proton und einem Neutron besteht, und das Triton, das aus einem Proton und zwei Neutronen zusammengesetzt ist. Damit umfassen Wasserstoffkerne die verschiedenen Kernzustände der Wasserstoffisotope.

Eigenschaften: Das Proton besitzt eine positive Ladung (+e) und einen Kernspin von 1/2. Das Deuteron hat Spin 1, das Triton Spin 1/2. Die Deuteronbindungenergie beträgt etwa 2,22 MeV, während das Triton eine Bindungsenergie von ca. 8,48 MeV aufweist. In ihrer Masse unterscheiden sich die Kerne entsprechend, wobei das Protium-Nukleon der einfachste Baustein ist.

Vorkommen und Bedeutung: In neutralen Wasserstoffatomen ist der Wasserstoffkern der Kern des Atoms. Wasserstoffkerne spielen eine zentrale Rolle in der Kernphysik, der Astrophysik und der Kosmologie. In Sternen verschmelzen Wasserstoffkerne durch Kernfusion zu Helium, wodurch Energie freigesetzt wird. Deuterium und Tritium sind in der kontrollierten thermonuklearen Fusion von besonderem Interesse, insbesondere das Deuterium-Tritium-Verfahren. In der NMR-Spektroskopie dient das Proton als wichtiger Referenzkern aufgrund seines magnetischen Moments.

Historischer Kontext: Der Wasserstoffkern als einfachster Kern diente lange als grundlegendes Modellsystem in der Quanten- und Kernphysik und bildet eine zentrale Referenz in Theorie und Experiment.