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Zur Aufenthaltswahrscheinlichkeit

Zur Aufenthaltswahrscheinlichkeit bei antiprotonischem Wasserstoff

Aus Experimenten zur Elektron-Positron-Annihilation am Speicherring PETRA bei DESY weiß man, dass die Größe eines Elektrons mindestens um einen Faktor 1.000 unter der des Protons liegt, aber eine Elektronenwolke im H-Atom 40.000 mal größer als ein Proton ist.

Langsame Antiprotonen (das sind die negativ geladenen Antiteilchen der Protonen) können von Atomkernen eingefangen werden. Kern und gebundenes Antiproton werden als antiprotonisches Atom bezeichnet. Das Antiproton befindet sich aufgrund seiner Masse viel näher am Kern als die übrigen Hüllenelektronen, sodass deren Wirkung weitgehend vernachlässigt werden kann. Die Antiprotonen werden in hohen Quantenzuständen eingefangen und man kann die Übergänge durch Photonenemission im keV-Bereich beobachten. Bei einem antiprotonischen Wasserstoff kann man den Übergang vom 2p-Zustand zum 1s-Zustand beobachten. Die Linie ist im Gegensatz zum gewöhnlichen Wasserstoff sehr breit. Die deutet wegen der Heisenbergschen Unschärferelation auf eine kurze Lebensdauer hin.

Gerade im Grundzustand n = 1 kommen Proton und Antiproton sich so nahe, dass sie sich gegenseitig vernichten können. Dabei entstehen mehrere Pi-Mesonen. Das ist im Schrödinger-Bild verständlich, denn die 1s-Wellenfunktion hat ihr Maximum bei einem Abstand von r = 0; d.h. Proton und Antiproton haben dort ihre größte Aufenthaltswahrscheinlichkeit.

Beim Bohrschen Modell dagegen umkreisen die beiden Teilchen ihren Schwerpunkt und besitzen einen Abstand, der größer ist als die Reichweite der starken Wechselwirkung. Damit ist eine Annihilation nicht möglich. Der obige experimentelle Befund ist mit dem Bohrschen Atommodell nicht in Einklang zu bringen. Dies ist ein weiteres Argument gegen das Bohrsche Modell.

Mehr finden Sie im Artikel von P. Schmüser in "Praxis der Naturwissenschaften" 8/48, Jahrg.1999, S.11ff.

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