Zerfallszeitpunkt eines Atoms

    • SlannesH
      SlannesH
      Black
      Dabei seit: 23.01.2005 Beiträge: 7.738
      Hi!

      Ich habe mir grade Gedanken darüber gemacht wann genau ein beliebiges Atom zerfällt.

      Wenn ich im Internet dazu suche, finde ich immerwieder den "Zufall". Zufällig scheint aber keine richtige Antwort zu sein... ich verweigere mich dem Fakt des Zufalls ;) . Es gibt ja nach den Protonen, Neutronen und Elektronen noch weitere Teilchen, den Quarks (und dahinter evtl noch weiteren Teilchen), diese müssen doch einen Einfluss darauf haben, wann das Atom zerfällt.

      Oder ist es wirklich komplett "random"?

      MfG
  • 29 Antworten
    • stickman1401
      stickman1401
      Bronze
      Dabei seit: 15.01.2008 Beiträge: 1.218
      also beliebige atome zerfallen ja erstmal gar nicht...
      für instabile ist es zufall. es gibt immer eine bestimmte wahrscheinlichkeit für den zeitpunkt und äußere einflüsse können auch eine rolle spielen, aber letztendlich ist es zufall.

      oder red ich mist?
    • SlowLarry
      SlowLarry
      Bronze
      Dabei seit: 07.04.2006 Beiträge: 940
      Die Ergebnisse quantenmechanischer Messprozesse sind tatsächlich echt zufällig und lassen sich auch nicht durch "verborgene Parameter" erklären. Überraschenderweise lässt sich das experimentell zeigen: Verletzung der Bell'schen Ungleichung.
    • SlannesH
      SlannesH
      Black
      Dabei seit: 23.01.2005 Beiträge: 7.738
      Natürlich meinte ich instabile Atome ;) .

      Aber Zufall? Ist es nicht gut möglich, dass es noch im Sub Atom oder Sub Sub Atom Bereich Vorgänge gibt, die den Zerfall auslösen? Also wenn zum Beispiel
      zwei Sub Sub Atomteilchen zusammenstoßen gibts nen Gammazerfall o.ä.?

      Danke schonmal für die Antworten :)

      MfG
    • EvoK
      EvoK
      Bronze
      Dabei seit: 12.02.2006 Beiträge: 320
      naja,
      wenn der physiker sagt zufall, dann heisst das nur, dass er noch keinen zusammenhang gefunden hat...
    • SlowLarry
      SlowLarry
      Bronze
      Dabei seit: 07.04.2006 Beiträge: 940
      Was das spezielle Beispiel des radioaktiven Zerfalls angeht - die Vorgänge in Kernen und Nukleonen sind ja sehr kompliziert und im Prinzip kann man wohl derzeit nicht ausschließen, dass der Zerfallszeitpunkt durch einen deterministischen Mechanismus bestimmt sein könnte. Jedenfalls ist mir kein derartiges Experiment bekannt.

      Der Punkt ist aber: Es gibt sehr viel einfachere Systeme, an denen man schon zeigen kann, dass das augenscheinlich zufällige Ergebnis eines Messprozesses dem Messobjekt (z.B. einem Photon, das Teil eines verschränkten Photonenpaares ist) nicht als (lokale) Eigenschaft innewohnt, sondern tatsächlich zum Messzeitpunkt nach den quantenmechanischen Regeln zufällig bestimmt wird.
      m.a.W. es kann keine klassische (sog. lokal-realistische) Theorie geben, die die Natur richtig beschreibt.

      Die ganze Sache ist ziemlich verwickelt und heikel, man muss sehr präzise die Begriffe definieren, über die man redet. Folgende Darstellung ist zwar vereinfacht aber doch exakt genug, damit das Wesentliche klar wird:

      EPR-Paradoxon und Bellsche Ungleichung

      Original von EvoK
      naja,
      wenn der physiker sagt zufall, dann heisst das nur, dass er noch keinen zusammenhang gefunden hat...
      Stimmt so definitiv nicht, s.o.
    • Jona89
      Jona89
      Bronze
      Dabei seit: 21.05.2007 Beiträge: 288
      Original von SlannesH
      Natürlich meinte ich instabile Atome ;) .

      Aber Zufall? Ist es nicht gut möglich, dass es noch im Sub Atom oder Sub Sub Atom Bereich Vorgänge gibt, die den Zerfall auslösen? Also wenn zum Beispiel
      zwei Sub Sub Atomteilchen zusammenstoßen gibts nen Gammazerfall o.ä.?

      Danke schonmal für die Antworten :)

      MfG
      Du bist damit ein typischer Anhänger Einsteins: "Gott würfelt nicht."
      Es ist letztendlich zur Zeit noch eine ungeklärte Frage, subsubatomar kennen wir nämlich bisher weder alle Elementarteilchen, noch verstehen wir alle Vorgänge die in diesem Bereich ablaufen.

      Mich interessiert die Frage ebenfalls und ich habe auch einiges an Literatur zu dem Thema gelesen, die Antwort auf die Frage ist aber bisher noch nicht geklärt.
    • zweiblum88
      zweiblum88
      Bronze
      Dabei seit: 09.05.2006 Beiträge: 2.397
      ist es nicht so, dass subatomar = Kern und subsubatomar = Quarks ganz gut verstanden ist heute?
    • Paty17
      Paty17
      Bronze
      Dabei seit: 26.03.2007 Beiträge: 1.048
      nein bzw es gibt viele verschiedene konkurrierende Theorien. Genau deshalb baut man ja immer wieder größere Forschungsobjekte wie den LHC.
      Gibt ne ganze Physik-Richtung die sich nur mit einem einzelnen Quark beschäftigt: http://de.wikipedia.org/wiki/B-Physik
      Auch sonst sind Supersymmetrie, Stringtheorie u.ä. noch nicht wirklich genau verstanden geschweige denn nachgewiesen.
    • MadCow
      MadCow
      Bronze
      Dabei seit: 15.09.2006 Beiträge: 1.151
      Die Theorie bis zum Quarklevel ist zwar relativ gut verstanden.
      Allerdings taugt sie in vielen Fällen nicht allzuviel um Sachen zu berechnen.
      Die starke Kernkraft ist in der Groeßenordnung der Kerne so groß das man keine analytischen Näherungsloesungen mehr anwenden kann (eine sogenannte nicht perbutative Theorie).

      So ist es erst vor etwa einem Jahr, nach gut 40 Jahren Versuchen, gelungen die Masse von Protonen und Neutronen mithilfe von vielen Supercomputern mit einem Fehler von unter 20% zu berechnen.
      Damit hat man also erst vor kurzem einen Hinweis erhalten das die ganze Theorie, welche bei Colliderexperimenten gut überprüft, ist auch bei Atomkernen Anwendung findet.

      Es ist also noch viel Arbeit notwendig bis wir Atomkerne wirklich verstehen.
    • Dielemma
      Dielemma
      Bronze
      Dabei seit: 07.12.2006 Beiträge: 1.270
      ich finde manchmal ist es wichtig, dass man sich klar macht, dass die physik bzw die naturwissenschaften im allgemeinen nur modelle bereitstellen, die die natur in verschiedenen skalen mal mehr, mal weniger genau beschreiben. was man damit bis heute erreicht hat, finde ich immer wieder beeindruckend. das sollte jedoch nicht darüber hinwegtäuschen, dass man gerade in den extremen von mikro- und makrokosmos weit davon entfernt ist ein tieferes verständnis der prozesse zu besitzen. dafür reicht unser verstand meiner meinung nach nicht aus.
      soll jetzt auch nicht zuweit ausufern, aber ich hab im laufenden studium die erfahrung gemacht, dass manche modelle so passend und "schön" sind, dass man sie als wirklichkeit ansieht. dem ist aber wohl nicht so.
    • KittenKaboodle
      KittenKaboodle
      Bronze
      Dabei seit: 29.01.2006 Beiträge: 3.527
      SlannesH, irgendwie habe ich den Eindruck, dass Du der Meinung bist, dass ein instabiles Atom, welches ohne jegliche Wechselwirkung mit einem äußerem System vor sich hin vegetiert, spontan zerfallen kann und dann im Zustand "Zerfallen" ist. Dies ist aber meines Erachtens nicht der Fall. Es befindet sich stets in einer Überlagerung der Zustände "Zerfallen" und "Nicht zerfallen". Erst die Messung zwingt die Natur dazu sich festzulegen. Was bei der Messung dann tatsächlich rauskommt ist, wie Slow Larry schon sagte, vom Zufall abhängig.
    • SlannesH
      SlannesH
      Black
      Dabei seit: 23.01.2005 Beiträge: 7.738
      Original von KittenKaboodle
      SlannesH, irgendwie habe ich den Eindruck, dass Du der Meinung bist, dass ein instabiles Atom, welches ohne jegliche Wechselwirkung mit einem äußerem System vor sich hin vegetiert, spontan zerfallen kann und dann im Zustand "Zerfallen" ist.
      Korrekt. Das müsste doch auch die Meinung von jemanden sein, der Beobachter des Zerfallsprozesses ist. Im einen Moment habe ich ein, z.b. ein 252Cf, irgendwann spaltet es sich dann auf und dann hab ich ein 128Sn, ein 122Cd und 2 Neutronen.

      Wenn sich das Atom ständig im Zerfallprozess befinden würde müsste man doch dann davon ausgehen, das im subatomaren Bereich etwas verändert das am Ende zum Zerfall führt. Bedeutet also, während wir das nicht zerfallene Atom beobachten, gibt es Reaktionen im subatomaren Bereich (oder noch ne Ebene drunter, weiß ja niemand), die irgendwann zu einem Zustand (o.ä.) führt, der den Zerfall auslöst.

      Würde ich davon ausgehen, dass es zufällig ist, also von einem zum anderen zum anderen Zeitpunkt ohne ersichtlichen Grund zerfällt, ist es doch nicht am zerfallen während es in seiner Ursprungsform ist. Anderenfalls müsste man logisch Schlussfolgern, dass wir alle am sterben sind weil wir eines Tages tot sein werden.

      MfG
    • DerHut
      DerHut
      Bronze
      Dabei seit: 14.01.2007 Beiträge: 1.270
      Der Zerfallszeitpunkt eines Atoms ist nach heutigem Verständnis wirklich zufällig. In der Vorlesung hatten wir mal folgendes Modell dazu, an dem man wie ich finde ganz gut erkennen kann, dass der Zufall, bzw. besser gesagt gewisse Wahrscheinlichkeiten hier mit reinspielen. Also damit ein Atom zerfallen kann, muss sich im Kern erstmal der Tochterkern bilden, dies geschieht mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit. Dieser befindet sich dann aber im Kernfeld des (noch) nicht zerfallenen Atoms. Damit es nun zum Zerfall kommt muss der neu gebildete Kern aus dem Potential "ausbrechen". Das bedeutet der neue Tochterkern befindet sich in einem Potentialtopf, in welchem er sich hin und her bewegt. Nun gibt es halt eine gewisse Wahrscheinlichkeit (Tunnelwahrscheinlichkeit), die von mehreren Faktoren abhängt, dass der neu gebildete Kern das Potentialfeld verlässt.
      Wie du schon siehst kann hier aber (bisher) immer nur von Wahrscheinlichkeiten gesprochen werden, so dass es unmöglich ist einen genauen Zerfallszeitpuntk vorauszusagen. Ob das jemals möglich sein wird, wird sich zeigen. Aus heutiger Sicht zweifle ich daran.
    • Pokerfeund
      Pokerfeund
      Global
      Dabei seit: 13.02.2008 Beiträge: 2.873
      was ist denn die wissenschaftliche Erklärung für den Zufall.
      Ist der Zufall nicht ein Begriff der eigentlich erklärt, dass ein Ereignis mit sehr vielen schwer zu berechenbaren Faktoren zusammenhängt, dass es für uns nicht vorhersehbar ist?
      Einen wirklichen Zufall im eigentlichen wird es aber wahrscheinlich nicht geben. Einfach aus dem Grunde, dass er unmöglich ist!
    • SlowLarry
      SlowLarry
      Bronze
      Dabei seit: 07.04.2006 Beiträge: 940
      Schau vll mal in meinen Beitrag weiter oben.
    • TheOneAndOnlyMarkus
      TheOneAndOnlyMarkus
      Bronze
      Dabei seit: 20.02.2006 Beiträge: 3.784
      Also ich kenn mich mit Füsik nicht besonders gut aus, war aber mal aus Interesse bei einem Vortrag über Quantenkryptographie als bei uns mal so ne Tagung war. Die Eröffungsrede hat irgendein renomierter Füsiker gehalten (Name vergessen :P ). Was mir da als Laie hängen gebieben ist, ist dass es bisher noch keine physikalische Theorie gab, die nicht irgendwann mal durch eine andere Theorie ergänzt oder ersetzt wurde. D.h. alles was atm bekannt ist wird früher oder später so nicht mehr gültig sein. Der Erkenntnisprozess geht immer weiter. Ob des dann wirklichen Zufall gibt oder nicht, wird daher auch nie zweifelsfrei gekärt werden können. Früher hat man gedacht dass das Wetter zufällig oder von Gott gemacht sei, heute denkt man dass der Zerfallszeitpunkt eines Atoms zufällig sei und in 100 Jahren wird man das genauso belächeln wie wir heute Menschen belächeln die glauben dass schlechtes Wetter eine Strafe Gottes ist.
    • KittenKaboodle
      KittenKaboodle
      Bronze
      Dabei seit: 29.01.2006 Beiträge: 3.527
      Original von SlannesH
      Korrekt. Das müsste doch auch die Meinung von jemanden sein, der Beobachter des Zerfallsprozesses ist. Im einen Moment habe ich ein, z.b. ein 252Cf, irgendwann spaltet es sich dann auf und dann hab ich ein 128Sn, ein 122Cd und 2 Neutronen.

      Wenn sich das Atom ständig im Zerfallprozess befinden würde müsste man doch dann davon ausgehen, das im subatomaren Bereich etwas verändert das am Ende zum Zerfall führt. Bedeutet also, während wir das nicht zerfallene Atom beobachten, gibt es Reaktionen im subatomaren Bereich (oder noch ne Ebene drunter, weiß ja niemand), die irgendwann zu einem Zustand (o.ä.) führt, der den Zerfall auslöst.
      Aus Sicht der QM ist das 252Cf in einem Zustand, der sich aus der Überlagerung des zerfallenen und des nicht zerfallenen Zustands ergibt. Es ist also weder in dem einem noch in dem anderen Zustand. Slow Larry hat ja schon einen Link zur Erläuterung des EPR gepostet. Vielleicht hilft es, wenn Du mal reinschaust.

      In dem Moment, wo Du es beobachtest, wird es in einen der beiden Zustände (zerfallen oder nicht zerfallen) gezwungen. Die Beobachtung ist eine Messung.

      Original von SlannesH
      Würde ich davon ausgehen, dass es zufällig ist, also von einem zum anderen zum anderen Zeitpunkt ohne ersichtlichen Grund zerfällt, ist es doch nicht am zerfallen während es in seiner Ursprungsform ist. Anderenfalls müsste man logisch Schlussfolgern, dass wir alle am sterben sind weil wir eines Tages tot sein werden.
      Bei makroskopischen Objekten ist die Dekohärenzzeit so kurz, dass Deine Schlussfolgerung nicht anwendbar ist
    • SlowLarry
      SlowLarry
      Bronze
      Dabei seit: 07.04.2006 Beiträge: 940
      Original von TheOneAndOnlyMarkus
      Also ich kenn mich mit Füsik nicht besonders gut aus, war aber mal aus Interesse bei einem Vortrag über Quantenkryptographie als bei uns mal so ne Tagung war. Die Eröffungsrede hat irgendein renomierter Füsiker gehalten (Name vergessen :P ). Was mir da als Laie hängen gebieben ist, ist dass es bisher noch keine physikalische Theorie gab, die nicht irgendwann mal durch eine andere Theorie ergänzt oder ersetzt wurde. D.h. alles was atm bekannt ist wird früher oder später so nicht mehr gültig sein. Der Erkenntnisprozess geht immer weiter. Ob des dann wirklichen Zufall gibt oder nicht, wird daher auch nie zweifelsfrei gekärt werden können. Früher hat man gedacht dass das Wetter zufällig oder von Gott gemacht sei, heute denkt man dass der Zerfallszeitpunkt eines Atoms zufällig sei und in 100 Jahren wird man das genauso belächeln wie wir heute Menschen belächeln die glauben dass schlechtes Wetter eine Strafe Gottes ist.
      Wenn es nur das derzeitig beste Modell, also die Quantenmechanik wäre, aus dem die Zufälligkeit resultiert - ja, das könnte natürlich irgendwann revidiert werden.
      Die Nichtexistenz lokaler verborgener Parameter ist aber experimentell nachgewiesen und damit eine Tatsache, die auch alle künftigen Theorien berücksichtigen müssen.
    • Pokerfeund
      Pokerfeund
      Global
      Dabei seit: 13.02.2008 Beiträge: 2.873
      das heißt Physik und nihct FÜsik
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