2.5 Massenbestimmung des Neutrons

Massenbilanz:

$$_ZM^A_N = Z m_H + N m_n + {1 \over c^2} E_{\mathrm{Bindung}}$$ (5)

mit m_H: Ruhemasse des Wasserstoffatoms, m_n: Neutronenmasse, E_Bindung: Bindungsenergie = Massendefekt

Neutronenquellen: Geeignet sind ELemente mit einer niedrigen Bindungsenergie f�r das letzte Neutron (Separationsenergie), z. B. ⁹Be, ¹³C. Die Separationsenergie ist gegeben durch

$$S_n(Z,N) = \left[ m(Z,N-1) + m_n - m(Z,N)\right]c^2 = B(Z,N) - B(Z,N-1)$$ (6)

Die Separationsenergien reichen von wenigen MeV bis zu 20 MeV. Auff„llige Gesetzm„áigkeiten:

• Kerne mit gerader Neutronenzahl haben wesentlich h”here Separationsenergien als Nachbarkerne mit ungerader Neutronenzahl $\Rightarrow$ Paarungsenergie
• entsprechendes gilt f�r die Protonen
• Die Paarungsenergie liegt in der Gr”áenordung von 2 MeV
• Charakteristische Spr�nge in der Bindungsenergie (ohne Betrachtung der Paarungsenergie): 2, 8, 20, 50, 82, 126 $\Rightarrow$ Magische Zahlen

Bestimmung der Neutronenmasse erfolgt aus Messung der $\gamma$-Energie die f�r

$$^2_1D + \gamma \rightarrow _0^1 n + ^1_1H$$ (7)

n”tig ist. Ber�cksichtige Elektronenmasse in Wasserstoff und Deuterium! Analog erfolgt die Massenbestimmung instabiler Kerne �ber die Zerfallskinematik. Bei Messungen �ber mehrere Verfahren ist eine Ausgleichsrechung n”tig.