10.4 Korrektur durch endliche Kernmasse

mproton / melektron = 1836

gemeinsame Bewegung um Massenschwerpunkt

Kerndurchmesser 10-5 des Atoms!Massenschwerpunkt liegt nicht im Kern

10-15m

10-10m

Korrektur:

Wasserstoff Energie

0.0545 %

Erinnerung:

Wasserstoff 3 Isotope:

H 1 Proton + 1 ElektronD (Deuterium) 1 Proton + 1 Neutron + 1 ElektronT (Tritium)(12.3 y) 1 Proton + 2 Neutronen + 1 Elektron

10.4 Korrektur durch endliche Kernmasse

Korrektur:

Wasserstoff Energie

0.0545 %

mdeuteron / mproton = 2

Folge: Isotope haben verschiedenen Spektrallinien

10.5. Myonische Atome

Elektronenmasse!

eson mme

10.5. Myonische Atome

Erzeugung von esonen an Protonenbeschleunigern:

p + n -> p + p + -Pion (Masse 273 me)

2.5 10-8s

2.2 10-6 s

- + Myon + Myonneutrino

e- + e

Spektrum 207 fach höhere Energie

10.5. Myonische Atome

Wozu?

Myonen Bahnen sind teilweise im Kern-> Energie gibt Information über Ladungsverteilung des Kerns

C

2 u

ne

last

isch

e S

töss

e

1 u

ne

last

isch

er S

toss

10.6. Franck Hertz Versuch

Quecksilber Dampf niedriger Druck

Heizdraht(e- Quelle)

Pot

entia

l

ela

stis

che

Stö

sse

Str

om A

-B

Beschleunigungsspannung C-A

Anregungsenergie von Quecksilber 4.9 eV

10.7. Sommerfelds Korrekturen zum Bohr Modell

Hist aufgespalten

10.7. Sommerfelds Korrekturen zum Bohr Modell

Keplerellipsen statt Kreisbahnen

Sommerfeldsche Feinstukturkonstante

Geschwindigkeit auf n=1 Bahnc

= 1/137

relativistische Bewegung in Kernnähe

Nebenquantenzahl k (zu n) beschreibt kleineHalbachse

-> E hängt auch von Elliptizität ab

10.7. Sommerfelds Korrekturen zum Bohr Modell

Hist aufgespalten

Es gibt eine weitere

Aufspaltung,Eine weitere Quantenzahl

zusätzlich zu n

10.8. Bohrsches Modell und deBroglie Wellen:

1924: De Broglie Wellenlänge eines Teilchens:

= h/p = h/ 2m0Ekin

10.8. Exotische Atome: Positronium und Antiwasserstoff

Elektron

Q=-1.6 10-19 Cm=9.1 10-31kg=511keV/c2

Positron=Antiteilchen zum Elektron

Q=-1.6 10-19 Cm=9.1 10-31kg=511keV/c2

E=mc2

10.8. Exotische Atome: Positronium und Antiwasserstoff

1. Energieerhaltung: Gesamt 2*511keV2. Impulserhaltung: z.B.

2 Photonen entgegengesetzt

Positronium: e+ e- En=1=6.8eV rn=1=1,06 10-10m

Wasserstoff: p+ e- En=1=13,6eV rn=1=0,53 10-10m

2 Photonen511 keV

10.8. Exotische Atome: Positronium und Antiwasserstoff

Para Positronium (entgegengesetzer Spin)T=1,25 10-10s

Ortho Positronium (gleicher Spin)T=1,4 10-7s

Zerfällt in 3 oder mehr Photonen (Drehimpulserhaltung)

10.8. Exotische Atome: Positronium und Antiwasserstoff

Positronium: e+ e- En=1=6.8eV rn=1=1,06 10-10m

Wasserstoff: p+ e- En=1=13,6eV rn=1=0,53 10-10m

Antiwasserstoff: p- e+ En=1=13,6eV rn=1=0,53 10-10m

Antimaterie:1995 CERN1997 Fermilab

9 (!!!) Atome im Flug erzeugt

2002: ATHENA (CERN) 50 000 KALTE Antiwasserstoffatome in Falle

http://livefromcern.web.cern.ch/livefromcern/antimatter/factory/AM-factory00.html

10.8. Exotische Atome: Positronium und Antiwasserstoff

Positronium: e+ e- En=1=6.8eV rn=1=1,06 10-10m

Wasserstoff: p+ e- En=1=13,6eV rn=1=0,53 10-10m

Antiwasserstoff: p- e+ En=1=13,6eV rn=1=0,53 10-10m

Antimaterie:1995 CERN1997 Fermilab

9 (!!!) Atome im Flug erzeugt

2002: ATHENA (CERN) 50 000 KALTE Antiwasserstoffatome in Falle

http://livefromcern.web.cern.ch/livefromcern/antimatter/factory/AM-factory00.html

Fragen:

•Sind die Spektrallienien exact gleich?

• Ist die Gravitation für Materie und Antimaterie gleich?

10.9. Grenzen des Bohr Modells

1. Spektrum Erklären2. Warum zerfällt es nicht?

Wie intensiv sind die Linien?Wie lange lebt der n=2 ???

Mehrelektronen: Helium

Zeit

Elektron 2

Elektron 1

Farbumschaltung wenn R-e-e klein

10.9. Grenzen des Bohr Modells

1. Spektrum Erklären2. Warum zerfällt es nicht?

Wie intensiv sind die Linien?Wie lange lebt der n=2 ???

Mehrelektronen: Helium

“The Dilemma of the Helium Atom” J.H. Van Fleck Phil. Mag. 44 (1922)842

Bohr

Langmiur

Lande