Techniklexikon

Gamow-Theorie

Kernphysik, von G. Gamow 1928 gefundene halbklassische Erklärung des Alphazerfalls mit Hilfe des Tunneleffekts. Danach formieren sich Protonen und Neutronen im Kern zu einem Alphateilchen mit einer Wahrscheinlichkeit p(a), wobei die dabei freiwerdende Energie (Kernbindungsenergie) ausreicht, um es auf einen Zustand höherer Energie oberhalb der Kontinuumsgrenze zu heben, bei der es nur noch durch die Coulomb-Barriere gebunden ist. Dort stösst das Alphateilchen mit einer durch seine Geschwindigkeit  v ₀ » 0,1 c im Kern bestimmten Frequenz n =  v ₀ / 2R gegen die Potentialbarriere (R: Kernradius), die es in der quantenmechanischen Vorstellung mit einer Wahrscheinlichkeit P = exp(-2G) durchtunneln kann und den Kern mit einer Zerfallswahrscheinlichkeit pro Zeiteinheit l = p(a) v ₀ / (2R)exp(-2G) verlässt. G ist der Gamow-Faktor, der sich aus der Breite und Höhe der Barriere berechnet und genähert proportional zu  ist (E: kinetische Energie des Alphateilchens). Die Gamow-Theorie erklärt die Emission von Alphateilchen mit Energien, die niedriger sind als die der Coulomb-Barriere, und die starke Abhängigkeit der Lebensdauer von der Alphaenergie entsprechend der empirischen Geiger-Nuttall-Regel, aber nicht die Grösse der Zerfallswahrscheinlichkeit.