Geiger-Nuttall-Regel

In der Kernphysik verknüpft die Geiger-Nuttall-Regel die Zerfallskonstante eines radioaktiven Isotops mit der Energie der emittierten Alphateilchen. Kurzlebige Isotope emittieren hochenergetische Alphateilchen. Die Energie eines Teilchens wurde zu dieser Zeit durch seine Reichweite in Luft gemessen.

Das Gesetz wurde 1911 von Hans Geiger und John Mitchell Nuttall formuliert und lautet in seiner modernen Form:

$ \ln \lambda =-a_{1}{\frac {Z}{\sqrt {E}}}+a_{2} $

und verknüpft die Zerfallskonstante λ, die Kernladungszahl Z und die Bindungsenergie E, wobei a₁ und a₂ Konstanten sind.

Dieser im Jahr 1911 zunächst empirisch bestimmte Zusammenhang erklärt sich durch den Tunneleffekt und wurde 1928 durch George Gamow theoretisch hergeleitet. Diese Herleitung wurde mit Hilfe der WKB-Methode durchgeführt und trug maßgeblich zur Anerkennung der Quantenmechanik bei. Mit Hilfe der klassischen Physik ist eine solche Erklärung nämlich nicht möglich^[1].

Dabei nimmt die Wahrscheinlichkeit, dass das Alphateilchen die Coulomb-Barriere durchtunnelt und somit den Kern verlässt, stark mit seiner kinetischen Energie zu.

Referenzen