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Kernstrukturen und Dipolmomente
Falls nach Betrachtung der obigen Kernmodelle der Eindruck entstanden sein sollte, daß die Kernmechanischen Modellstrukturen damit erschöpft
wären, so stimmt dies natürlich nicht; -
nicht einmal für Magnesium. Dort gibt es nämlich bei den gg-Kernen Mg-24 und Mg-26 angeregte Zustände, jeweils mit I = 2+ und µ = 1,0 MK, die ebenso im Rahmen dieses Modells erklärt werden können. Der einzige Unterschied zwischen beiden Kernen liegt darin, daß bei Mg-26 der 8er-Ring mit gegenüberliegenden doppelten (statt einfachen) Neutronen-Orbitalen bestückt ist. Bei Si-28, mit I = 2+, gibt es dito dort lediglich ein doppeltes Neutronen-Orbital, bei-Si-27 dazu noch
zwei Dreifach-Protonen-Orbitale und bei Ar-33 allein gleich deren vier.
Si-28, 2+, +1,1 (<1,25) MK
Ar-33, 1/2+, -0,723 (-0,7) MK
Die Schwefel-Isotope S-33, -34 und -35 sind dagegen doch nicht ganz so einfach “sudokumäßig” -
quasi automatisch - zu ermitteln, wie ursprünglich gegen Ende des Optimierten Modells angenommen! Wenn man nämlich versucht, das Ganze im Perlenmodell darzustellen,
erkennt man sehr bald, daß, allen etwaigen Hilfsannahmen zum Trotz (etwa der postulierten teilweisen gegenseitigen Durchdringung von Nukleonen
mit antiparallelem Spin), bei einem zentralen 8er-Ring spätestens bei drei dort aufgereihten 6er-Ringen Schluß ist. Das heißt, die dort zunächst
angeführten “schönen” Kernmodelle kann es so nicht geben; - sie sind schlicht und einfach falsch!
Existiert dann wenigstens das Kernmodell mit dem zentralen 8er-Ring und den drei 6er-Ringen, wie es die Abbildung rechts suggeriert? - Das so
beschriebene, sehr plausibel scheinende Modell gibt es offenbar wirklich. Seine Spuren findet man nämlich nicht nur jeweils als (erste, zweite oder dritte) angeregte Zustände mit I = 0 bei sehr geringen Anregungsenergien
im Termschema des Basis-Nuklids 13-Al-26, sondern dito bei Al-28, P-30 und P-32 (2 oder 4 doppelt besetzte Protonen-Orbitale, bzw. zusätzlich 2
Neutronen-Orbitale). Aber auch Cl-33 mit I = 3/2+ und µ = 0,752 MK sowie vermutlich auch 19-K-41 und viele weitere Kerne basieren offenbar auf der genannten Al-26-Grundstruktur.
Cl-33, 3/2+, +0752 MK
Für Schwefel-33 und -34 führen jedoch alle Berechnungen auf Grundlage der bisherigen Modelle offenbar nicht zum Ziel. Vielmehr ergeben sich
plausible Resultate erst dann, wenn man von einem Ne-20-Kernmodell ausgeht, welches aus einem zentralen Be-8-Ring und zwei seitlichen Li-6-Kernringen aufgebaut ist.
Warum aber besitzt das Modell offenbar noch keine Validität für Ne-20 und
dessen Folgekerne, - warum also taucht es erst hier und jetzt auf?! Anders gefragt, wann paßt ein Modell in die Wirklichkeit?
Das Stichwort ist schon gefallen, - es lautet nämlich: “paßt”. Wie heißt es
doch so schön: “Paßt, wackelt und hat Luft.” Allerdings, ganz so leger geht es geht es in der Kernphysik eben nicht zu! Hier muß es nämlich schon
ziemlich genau passen, wie bei den beiden Li-6-Ringen, die sich perfekt ineinander fügen und zusammen so das wichtige Nuklid C-12 ergeben. Allein ist ein Li-6-Kernring (mit jeweils einander gegenüberliegenden
komplementären Nukleonen) aber nicht stabil. Nicht einmal der an sich schon perfekt symmetrische Be-8-Ring ist es. Wirklich stabil wird dieser
erst dann, wenn möglichst alle Kernorbitale (beim magischen Kern O-16) - oder wenigstens 5 von 8 - (bei C-13, N-14, -15) doppelt besetzt sind.
Ein solcher elastischer O-16-Kern kann nämlich praktisch ungestört interne elastische Schwingungen vollführen, ohne daran zu zerbrechen - was bei
zwei nur locker ineinander verschränkten 8er-Ringen nicht der Fall ist. Bei einem 6er- und einem 8er-Ring kann der größere 8er-Ring ebenfalls relativ
frei schwingen, ohne anzustoßen. “Klappern gehört (möglicherweise) zum Handwerk”, aber paßt nicht zur erfolgreichen Nuklid-Synthese!
Bei Cl- 35 und - 36 kommt das zunächst allein noch nicht “lebensfähige” Doppel-8-Kernringmodell endlich aber doch zum Tragen, zumal hier alle
Orbitale zumindest doppelt besetzt sind, was sowohl das Orbital-Volumen als auch die Elastizität der Kernringe vergrößert. Beides kommt nun der Stabilität der Kerne zugute.
 Cl-35, 3/2+, 0,82187 (0,87766) MK Cl-36, 2+, +1,28547 (1,35388) MK
So kann man jetzt bereits das folgende Resümee ziehen. Im Bereich etwa
von A = 30 ... 40 gibt es also nicht den früher postulierten kontinuierlichen, stetigen Auf- und Ausbau eines einzigen Basiskerns, sondern ein eher
chaotisches Springen zwischen verschiedenen Kernstrukturen. Allein entscheidend ist nur, welcher Zustand zur niedrigsten Systemenergie führt.
Im Zuge dieser Überlegungen rückt folgerichtig eine früher propagierte, (dann aber wegen der exotischen Kernform wieder beiseite gelegte, weil
zu künstlich anmutende) Konfiguration aus einem 10er-Kernring und fünf dort aufgereihten 6er-Ringen wieder in den Blickpunkt des Interesses.
Dabei paßt gerade die Sonderstellung dieses Kerns, im Vergleich zu seiner unmittelbaren Nachbarschaft, bestens zu seinen magischen Eigenschaften und dem Schalenmodell, mit dem wirksamen Abschluß der
Kernschale genau an dieser Stelle. Die gleiche auffällige Sonderstellung bei der Bindungsenergie konnte übrigens ja auch schon beim Kernmechanischen Modell von O-16 konstatiert werden.
Wenn die vorstehenden Überlegungen richtig sind, muß es natürlich Spuren geben, die das bestätigen; - und die Spuren gibt es tatsächlich:
Wenn alle fünf Orbitale des 10er-Kernrings doppelt besetzt werden, führt das zu 25-Mn-50 - mit I = 0+ im Grundzustand. Wenn dazu alle Orbitale von
zwei 6er-Ringen verdoppelt sind, ergibt das 31-Ga-62, ebenfalls mit I = 0+ im Grundzustand. Bei dito vier doppelt besetzten Li-6-Ringen, also dem
Nuklid 37-Rb-74, ist das Resultat das gleiche. Wenn ausschließlich die Orbitale der äußeren fünf 6er-Ringe verdoppelt werden, führt das nunmehr
zu 35-Br-70. Auch der Grundzustand dieses Nuklids lautet I = 0+.
Besonders interessant sind hier alle Kerne, die mindestens einen 6er-, bzw. 10er-Kernring enthalten, wobei nun alle Ringorbitale eines solchen
Kernrings jeweils komplett gleich mit einem, zwei oder drei Protonen und / oder einem, zwei oder drei Neutronen besetzt sind. Rein rechnerisch
kommen demnach Kernstrukturen mit folgenden Kernring-Konfigurationen für eine genauere Überprüfung in Frage: 6 + 6 / 8 + 6 / 8 + 6 + 6 / 8 + 6 + 6
+ 6 / 10 + 5x 6, usw., usw.. Tatsächlich findet man dort praktisch überall entsprechende Kernzustände mit I = 0!
Um aber nochmals auf den Zusammenhang zwischen Kernformen und Kernstrukturen zurückzukommen: Gerade wurde in den USA eine neue
Studie veröffentlicht, bei welcher verschiedene leichte Atomkerne mit hochenergetischen Elektronen beschossen wurden. Gegenüber dem oben geschilderten Versuchsaufbau im Kernforschungszentrum Karlsruhe, wo
seinerzeit Elektronen-Energien von 104 MeV eingesetzt wurden, konnte nunmehr die Energie des Target-Strahls mit 5,8 GeV um mehr als das fünfzigfache gesteigert werden. John Arrington und andere vom Argonne
National Laboratory in Illinois berichten in den Physical Review Letters, Ausgabe vom 13. 11. 2009, was sie dabei gefunden haben: Demnach besteht etwa der Kern von Be-9 im wesentlichen aus zwei He-4-Clustern
und einem relativ lose gebundenen zusätzlichen Neutron. Genau dies hat aber das Kernmechanische Optimierte Modell bereits fünf Jahre zuvor, am 24. 11. 04, postuliert.
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