Techniklexikon

Kernniveau

Kernzustand, quantenmechanischer  Zustand eines Systems von Nukleonen. Beschrieben wird er durch eine Vielteilchen-Wellenfunktion mit Quantenzahlen für Spin und Parität und einem Energieeigenwert. Der energetisch niedrigste Zustand ist der Kerngrundzustand. Die Kerngrundzustandsmassen bzw. Bindungsenergien lassen sich im Rahmen hydrodynamischer Modelle wie dem Tröpfchenmodell systematisch berechnen. Über dem Grundzustand baut sich ein Spektrum von angeregten Kernzuständen auf. Die niedrigsten Zustände lassen sich meist im Rahmen des Schalenmodells oder kollektiver Kernmodelle berechnen. Das Spektrum eines gg-Kerns (gerade Anzahl von Neutronen und Protonen) weist oberhalb des Grundzustandes einzelne diskrete Niveaus mit spezifischen Quantenzahlen I^P auf. Zur Anregung von gg-Kernen müssen Nukleonenpaare aufgebrochen werden, wofür 1-2 MeV notwendig sind. Für gg-Kerne mit A ³ 40 gibt es daher nur wenige Zustände unterhalb von 2 MeV. Einfach und doppelt ungerade Kerne weisen dagegen zahlreiche niederenergetische Zustände unterhalb 100 keV auf. Bei Anregungsenergien oberhalb der Separationsenergie für Neutronen von etwa 8 MeV wird der Kern instabil gegen Nukleonen und das Spektrum geht in ein Kontinuum über, welches mit statistischen Modellen durch Zustandsdichten beschrieben wird. Bei Anregungsenergien um ca. 15 MeV treten Riesenresonanzen als kollektive Einteilchenanregungen auf.

Aus der Übergangswahrscheinlichkeit in jeweils niedrigere Kernzustände des gleichen oder anderer Kerne durch Kerngammaübergang oder Teilchenzerfall ergeben sich die Lebensdauern der Kernzustände. Umgekehrt gelangt der Kern vom Grundzustand in einen angeregten Kernzustand durch Energiezufuhr durch Gamma- bzw. Elektron-Kernanregung, nach radioaktivem Teilchenzerfall benachbarter Kerne oder durch Kernreaktionen.