10.4 Korrektur durch endliche Kernmasse

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1 10.4 Korrektur durch endliche Kernmasse
mproton / melektron = 1836 10-10m Korrektur: Wasserstoff Energie % 10-15m gemeinsame Bewegung um Massenschwerpunkt Kerndurchmesser 10-5 des Atoms! Massenschwerpunkt liegt nicht im Kern

2 Erinnerung: Wasserstoff 3 Isotope: H Proton Elektron D (Deuterium) Proton + 1 Neutron + 1 Elektron T (Tritium)(12.3 y) 1 Proton + 2 Neutronen + 1 Elektron

3 10.4 Korrektur durch endliche Kernmasse
Folge: Isotope haben verschiedenen Spektrallinien Korrektur: Wasserstoff Energie % mdeuteron / mproton = 2

4 10.5. Myonische Atome Elektronenmasse! m Meson mm = 207 me

5 Erzeugung von m-Mesonen an Protonenbeschleunigern:
10.5. Myonische Atome Erzeugung von m-Mesonen an Protonenbeschleunigern: Pion (Masse 273 me) p + n -> p + p + p- s m- + nm Myon + Myonneutrino s e- + ne + nm Spektrum 207 fach höhere Energie

6 Myonen Bahnen sind teilweise im Kern
10.5. Myonische Atome Wozu? Myonen Bahnen sind teilweise im Kern -> Energie gibt Information über Ladungsverteilung des Kerns

7 10.6. Franck Hertz Versuch C Strom A-B Potential Quecksilber Dampf
niedriger Druck Heizdraht (e- Quelle) Strom A-B Beschleunigungsspannung C-A C elastische Stösse 1 unelastischer Stoss 2 unelastische Stösse Potential Anregungsenergie von Quecksilber 4.9 eV

8 10.7. Sommerfelds Korrekturen zum Bohr Modell
Ha ist aufgespalten

9 Sommerfeldsche Feinstukturkonstante a Geschwindigkeit auf n=1 Bahn
10.7. Sommerfelds Korrekturen zum Bohr Modell Keplerellipsen statt Kreisbahnen Nebenquantenzahl k (zu n) beschreibt kleine Halbachse relativistische Bewegung in Kernnähe -> E hängt auch von Elliptizität ab Sommerfeldsche Feinstukturkonstante a Geschwindigkeit auf n=1 Bahn c = 1/137

10 10.7. Sommerfelds Korrekturen zum Bohr Modell
Es gibt eine weitere Aufspaltung, Eine weitere Quantenzahl zusätzlich zu n Ha ist aufgespalten

11 10.8. Bohrsches Modell und deBroglie Wellen:
1924: De Broglie Wellenlänge eines Teilchens:  = h/p = h/ 2m0Ekin

12 10.8. Exotische Atome: Positronium und Antiwasserstoff
Elektron Q= C m= kg=511keV/c2 Positron =Antiteilchen zum Elektron Q= C m= kg=511keV/c2 E=mc2

13 10.8. Exotische Atome: Positronium und Antiwasserstoff
Energieerhaltung: Gesamt 2*511keV Impulserhaltung: z.B. 2 Photonen entgegengesetzt 2 Photonen 511 keV Positronium: e+ e- En=1=6.8eV rn=1=1, m Wasserstoff: p+ e- En=1=13,6eV rn=1=0, m

14 10.8. Exotische Atome: Positronium und Antiwasserstoff
Para Positronium (entgegengesetzer Spin) T=1, s Ortho Positronium (gleicher Spin) T=1,4 10-7s Zerfällt in 3 oder mehr Photonen (Drehimpulserhaltung)

15 10.8. Exotische Atome: Positronium und Antiwasserstoff
Positronium: e+ e- En=1=6.8eV rn=1=1, m Wasserstoff: p+ e- En=1=13,6eV rn=1=0, m Antiwasserstoff: p- e+ En=1=13,6eV rn=1=0, m Antimaterie: 1995 CERN 1997 Fermilab 9 (!!!) Atome im Flug erzeugt 2002: ATHENA (CERN) KALTE Antiwasserstoffatome in Falle

16 10.8. Exotische Atome: Positronium und Antiwasserstoff
Positronium: e+ e- En=1=6.8eV rn=1=1, m Wasserstoff: p+ e- En=1=13,6eV rn=1=0, m Antiwasserstoff: p- e+ En=1=13,6eV rn=1=0, m Antimaterie: 1995 CERN 1997 Fermilab 9 (!!!) Atome im Flug erzeugt Fragen: Sind die Spektrallienien exact gleich? Ist die Gravitation für Materie und Antimaterie gleich? 2002: ATHENA (CERN) KALTE Antiwasserstoffatome in Falle

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18 Mehrelektronen: Helium
10.9. Grenzen des Bohr Modells Wie intensiv sind die Linien? Wie lange lebt der n=2 ??? Mehrelektronen: Helium Spektrum Erklären Warum zerfällt es nicht?

19 Elektron 1 Elektron 2 Zeit Farbumschaltung wenn R-e-e klein

20 Mehrelektronen: Helium
10.9. Grenzen des Bohr Modells Wie intensiv sind die Linien? Wie lange lebt der n=2 ??? Mehrelektronen: Helium Spektrum Erklären Warum zerfällt es nicht? “The Dilemma of the Helium Atom” J.H. Van Fleck Phil. Mag. 44 (1922)842 Bohr Langmiur Lande