Warum können instabile Isotope für eine gewisse Zeit stabil sein?

[Cordess]

Bzw. wodurch resultieren die unterschiedlich langen Zeiten in denen ein instabiles Isotop bestehen bleibt?
Manche instabilen Atomkerne zerfallen sofort, andere brauchen deutlich länger und im Mittel geht man bei einem Isotop von der Halbwertszeit aus, die aber wiederum sich von der eines völlig anderen Isotops in der Dauer völlig unterscheiden kann.



Oder anders gesagt, warum zerfallen die Isotope genau?
Ok, ob ein Isotop instabil ist hängt von der Anzahl der Protonen und Neutronen ab, das ist die einfache leienhafte Begründung warum ein Isotop irgendwann zerfällt oder überhaupt instabil ist, aber was passiert da genau im Detail?
Also warum zerfällt das Isotop genau wenn es vielleicht in hunderten von Jahren nicht zerfallen ist? Momentan sagt man, daß das reiner Zufall ist, aber muß das so sein? Kann es z.B. nicht ein ganz bestimmtes Ereignis geben, daß genau dazu führt?
Inwieweit wurde das bisher genau erforscht?



Dann noch eine Frage die zum Thema paßt.
Die Relativitätstheorie besagt ja, daß für eine Person die in einem Raumschiff sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt die Zeit langsamer vergeht als die Zeit für die Menschen auf der Erde.
Daraus folgt also, würde man ein instabiles Element auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigen, dann wäre die Wahrscheinlichkeit das es deutlich länger stabil bleibt aus Sicht der Menschen auf der Erde deutlich größer.
D.h. von x Tausend Isotopen müßten auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigte Isotope bezogen auf das Bezugssystem der Geschwindigkeit auf der Erde eine höhere Halbwertszeit haben, als die gleichen Isotope, die man unbeschleunigt auf der Erde läßt.

Sollte diese Überlegung zutreffen, dann könnte man den radioaktiven Zerfall nach Erdzeitmaßstäben beschleunigen, wenn man diese Isotope abbremst.
Und hier kommt die eigentliche Frage zum Thema Relativität, gibt es so etwas wie eine Art Nullpunktgeschwindigkeit?
Also das Gegenteil der Lichtgeschwindigkeit?
Und wenn ja, wie erreicht man diese, in welche Richtung müßte man also abbremsen und mit welcher Geschwindigkeit bewegen wir uns relativ zu dieser auf der Erde?



EDIT:

Um obiges Beispiel mit der Frage warum etwas zerfällt nochmal etwas ausführlicher zu beschreiben.

Nehmen wir z.b. ein Radionuklid wie z.b. Technetium 95Tc.

http://de.wikipedia.org/wiki/Technetium

Dieses hat eine Halbwertszeit von 20 h.
D.h. von 1 Million dieser Radionuklide zerfallen im Mittel betrachtet nach 20 h die Hälfte davon.
Wann ein einzelnes Radionuklid zerfällt ist nach gängiger Lehrmeinung aber unbestimmt und dem Zufall überlassen.

Dieses kann, wenn wir es künstlich erzeugt haben, sofort danach geschehen, nach einer Stunde, nach 20 h oder auch nach 40 h oder irgendeiner anderen Zeit.
Aber warum zerfällt es genau dann, wenn es zerfällt?

[Agent Scullie]

Oder anders gesagt, warum zerfallen die Isotope genau?
Ok, ob ein Isotop instabil ist hängt von der Anzahl der Protonen und Neutronen ab, das ist die einfache leienhafte Begründung warum ein Isotop irgendwann zerfällt oder überhaupt instabil ist, aber was passiert da genau im Detail?
Also warum zerfällt das Isotop genau wenn es vielleicht in hunderten von Jahren nicht zerfallen ist? Momentan sagt man, daß das reiner Zufall ist, aber muß das so sein? Kann es z.B. nicht ein ganz bestimmtes Ereignis geben, daß genau dazu führt?

wenn du einen einzelnen Atomkern eines instabilen Isotops betrachtet, so ist es zunächst einmal nicht direkt so, dass er zu einem bestimmten Zeitpunkt zerfällt. Erst wenn du regelmäßig eine Messung durchführst, bei der du jedes Mal überprüfst, ob der Kern bereits zerfallen ist, stellst du fest, dass ab einer dieser Messungen der Kernzerfall eingetreten ist. Hier zeigt sich eine der charakteristischen Eigenschaften der Quantenmechanik, der quantenmechanische Messprozess: solange man nicht misst, kann es sein, dass die zu messende Größe (hier: die Eigenschaft des Kerns, zerfallen oder intakt zu sein) nicht wohlbestimmt ist, sondern erst bei der Messung einen wohldefinierten Wert annimmt (Stichwort: Schrödingers Katze).

Vereinfacht gesagt kannst du dir das so vorstellen, dass der quantenmechanische Zustand des Kerns eine Superposition aus einem Zustand |intakt> ist, der einem noch nicht zerfallenen Kern entspricht, und einem Zustand |zerfallen>, der für einen zerfallenen Kern steht. Entsprechend der durch die Schrödinger-Gleichung vorgegebenen Zeitentwicklung des Kernzustandes wird die Amplitude von |intakt> mit der Zeit immer kleiner, die von |zerfallen> dagegen immer größer, bis für gegen unendlich gehende Zeiträume die Amplitude von |intakt> völlig verschwindet und die von |zerfallen> gleich 1 wird.

Inwieweit wurde das bisher genau erforscht?

der quantenmechanischen Zerfallsprozess wie auch der quantenmechanische Messprozess wurden sowohl einer eingehenden theoretischen Analyse als auch umfangreichen experimentellen Untersuchungen unterzogen.

Dann noch eine Frage die zum Thema paßt.
Die Relativitätstheorie besagt ja, daß für eine Person die in einem Raumschiff sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt die Zeit langsamer vergeht als die Zeit für die Menschen auf der Erde.
Daraus folgt also, würde man ein instabiles Element auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigen, dann wäre die Wahrscheinlichkeit das es deutlich länger stabil bleibt aus Sicht der Menschen auf der Erde deutlich größer.

wohl eher eine Probe des Elements als das Element (also die Gesamtheit aller Atome dieses Elements im gesamten Universum) selbst

D.h. von x Tausend Isotopen müßten auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigte Isotope bezogen auf das Bezugssystem der Geschwindigkeit auf der Erde eine höhere Halbwertszeit haben, als die gleichen Isotope, die man unbeschleunigt auf der Erde läßt.

auch hier: wohl eher Proben der Isotope als die Isotope selbst.

Sollte diese Überlegung zutreffen, dann könnte man den radioaktiven Zerfall nach Erdzeitmaßstäben beschleunigen, wenn man diese Isotope abbremst.

wenn du eine Raumsonde mit Proben mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aussendest und dann später abbremst, dann wird der Zerfall der Proben beim Abbremsen beschleunigt, ja.

Und hier kommt die eigentliche Frage zum Thema Relativität, gibt es so etwas wie eine Art Nullpunktgeschwindigkeit?
Also das Gegenteil der Lichtgeschwindigkeit?

du meinst, so eine Art Minimalgeschwindigkeit? Nein. Das geht ja auch gar nicht, dann könnte ein Beobachter in seinem eigenen Ruhsystem ja nicht in Ruhe sein, d.h. das gesamte Galileische Bezugssystemkonzept würde zusammenbrechen.

EDIT:

Um obiges Beispiel mit der Frage warum etwas zerfällt nochmal etwas ausführlicher zu beschreiben.

Nehmen wir z.b. ein Radionuklid wie z.b. Technetium 95Tc.
Technetium ? Wikipedia

Dieses hat eine Halbwertszeit von 20 h.
D.h. von 1 Million dieser Radionuklide zerfallen im Mittel betrachtet nach 20 h die Hälfte davon.

1 Million dieser Radionuklide gibt es nicht. 95Tc ist ein einziges Nuklid. Du meinst 1 Million Atomkerne dieses Nuklids.

Wann ein einzelnes Radionuklid zerfällt ist nach gängiger Lehrmeinung aber unbestimmt und dem Zufall überlassen.

ein einzelner Atomkern des Nuklids.

Dieses kann, wenn wir es künstlich erzeugt haben, sofort danach geschehen, nach einer Stunde, nach 20 h oder auch nach 40 h oder irgendeiner anderen Zeit.
Aber warum zerfällt es genau dann, wenn es zerfällt?

siehe oben: es gibt kein "wenn es zerfällt". Es gibt einen Zeitpunkt, zu dem der Zerfall registriert wird, wenn man misst. Die Frage muss also lauten: warum wird für die Observable, ob der Kern intakt oder zerfallen ist, genau dann zum ersten Mal der Wert "zerfallen" registriert, wenn er registriert wird. Die Antwort lautet, dass es sich dabei um das quantenmechanische Messproblem handelt, um das sich die verschiedenen Interpretationen der Quantenmechanik ranken.

[Bynaus]

Myonen, die aus Kollisionen der kosmischen Strahlung mit Atomen der Atmosphäre entstehen, existieren lange genug, um auf der Erdoberfläche gemessen zu werden. Hätten sie ihre typische, unter Ruhebedingungen im Labor gemessene Halbwertszeit (2.2 Mikrosekunden), dürften sie gar nicht erst am Boden ankommen. Durch ihre hohe Geschwindigkeit (die Ausgangsteilchen der kosmischen Strahlung bewegen sich teilweise sehr nahe an der Lichtgeschwindigkeit) sehen wir ihren Zerfall zeitdilatiert. Natürlich sind Myonen keine Radionuklide, aber das Prinzip ist das das selbe. Deshalb: Ja, hohe Relativgeschwindigkeiten "verlängern" die Halbwertszeit, von einem anderen Inertialsystem aus gemessen.

wenn du eine Raumsonde mit Proben mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aussendest und dann später abbremst, dann wird der Zerfall der Proben beim Abbremsen beschleunigt, ja.

Aber nur aus Sicher der Erde bzw. eines gegenüber der Abbremsung ruhenden Beobachters.

Kann es z.B. nicht ein ganz bestimmtes Ereignis geben, daß genau dazu führt?

Es gibt heute vereinzelte Berichte darüber, dass die Zerfallskonstanten gewisser Isotope vielleicht(!) mit dem Abstand der Erde zur Sonne ganz schwach variieren könnten. Sollte sich das bestätigen, wäre es eine Revolution unseres Weltbildes. Es gibt auch Berichte, dass es einen Zusammenhang mit Solar Flares geben könnte.

The strange case of solar flares and radioactive elements

http://adsabs.harvard.edu/abs/2009AGUFMSH21C..07S

Das sollte man aber alles als sehr ungesichert ansehen, so lange das nicht zuverlässig reproduziert wurde.

[McWire]

Hier zeigt sich eine der charakteristischen Eigenschaften der Quantenmechanik, der quantenmechanische Messprozess: solange man nicht misst, kann es sein, dass die zu messende Größe (hier: die Eigenschaft des Kerns, zerfallen oder intakt zu sein) nicht wohlbestimmt ist, sondern erst bei der Messung einen wohldefinierten Wert annimmt (Stichwort: Schrödingers Katze).

Der Punkt ist aber, dass jeder radioaktive Zerfall Energie an seine Umgebung abgibt, in Form von Gammastrahlung und in Form des Impulses der Zerfallsprodukte. Da ein Atom nicht einsam und alleine im leeren Raum schwebt sondern in einem Gitter mit anderen Atomen angeordnet ist, ist es ständig Messprozessen unterworfen.

Jeder Zerfall hat Auswirkungen auf die Nachbaratome, schon alleine deshalb, weil nach einem Zerfall ein neues Element vorhanden sein kann, was gänzlich andere chemische Bindungseigenschaften besitzt. Demzufolge kann das Isotop bis zum Zerfall niemals völlig unbeobachtet existieren.
Darum müsste man doch theoretisch von jedem Atom einen exakten Zerfallszeitpunkt ermitteln können.

Der Versuchsaufbau wäre sogar recht simpel:

Man nehme eine Reihe von einatomigen Ketten aus irgendeinem Metall und schicke dort permanent einen Strom hindurch. In jeder Kette gibt es exakt ein instabiles Atom desselben Nuklids.
Bei jedem Zerfall würde der Stromfluss unterbrochen werden, wenn sich das Metallatom in ein Nichtmetallatom verwandelt (z.B. Zerfall von Radium in Radon).

Jetzt kann man anhand der nach und nach ausfallenden Stromflüsse die exakte Reihenfolge und die exakten Abstände aller Zerfälle aufzeichnen.

[Halman]

Und er würfelt doch ...

@McWire

Interessanter Versuchsaufbau, der mir auch recht logisch erscheint. Damit könnte man tatsächlich im Augenblick des Zerfalls diesen bestimmen. Aber man könnte dies eben nicht im voraus berechnen. Angenommen, man würde das Experiment öfters widerholen, so würde man IMHO unterschiedliche Ergebnisse erzielen, die alle den objektiven Zufall der Quantenmechanik bestätigen würden.

Der Zerfall eines Isotops ist AFAIK auch so nicht im voraus ermittelbar. Es gilt für jedes radioaktive Isotop
| Ψ > = a | zerfallen > + b | unzerfallen >.

Nach Ablauf der Halbwertzeit von exakt 20 Stunden wäre die Superpostion des Isotops so:
| Ψ > = 1/sprt{2} ( |zerfallen > + b | unzerfallen >)

(Die Schreibweise | > ist hier nur ein Behelf für das Ket. Ein Bra-Ket würde ich hier im Forum also so schreiben: < | >)

Im Grunde führst Du mit deinem Experiment eine Messung durch, infolgedessen die Wellenfunktion kollabiert. Objektivierbare Voraussagen, die determiniert sind, lassen sich so m. E. nicht erzielen. Die verlässlichen Meßdaten würden lediglich die satitischtische Wahrscheinlichkeit der QM bestätigen.


(Für Korrekturen bin ich gerne Bereit. Immerhin wage ich mich mit dem Gebrauch von Formeln für mich auf Neuland.)

[Dannyboy]

[I]Man nehme eine Reihe von einatomigen Ketten aus irgendeinem Metall und schicke dort permanent einen Strom hindurch. In jeder Kette gibt es exakt ein instabiles Atom desselben Nuklids.

Naja, in einer einatomigen Kette wäre dein permamenter Strom ja auch gequantelt. Du würdest eine Folge von Elektronen messen.
Auch da hättest du eine gewisse Unbestimmtheit, wann denn die Leitung zusammenbricht.

Jetzt kann man anhand der nach und nach ausfallenden Stromflüsse die exakte Reihenfolge und die exakten Abstände aller Zerfälle aufzeichnen.

Ja und wenn du es ganz oft machst, erhälst du Messergebnisse, die der Wahrscheinlichkeitsverteilung des radioaktiven Zerfalls gleichen.

[McWire]

Ja und wenn du es ganz oft machst, erhälst du Messergebnisse, die der Wahrscheinlichkeitsverteilung des radioaktiven Zerfalls gleichen.

Interessant ist hier eher die Frage, ob die Atome gleichmäßig zerfallen, also pro Zeiteinheit immer soundsoviel Ketten unterbrochen werden oder ob auchmal mehrere Ketten zugleich ausfallen und dann mal wieder längere Zeitabschnitt gar keine zerfällt.

Wenn man das oft genug macht, würden sich die Messlücken nach und nach so auffüllen, dass man die typische Zerfallskurve bekommt, dass ist mir schon klar.

Hier geht es aber nicht um diese Kurve, sondern um die Frage wann ein bestimmtes Atom zerfällt und ob sich Zerfälle gegenseitig triggern können... z.B. mehrere Zerfälle benachbarter Reihen in kurzen Zeitabständen gefolgt von größeren Pausen.


.
EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
McWire schrieb nach 5 Minuten und 22 Sekunden:

Naja, in einer einatomigen Kette wäre dein permamenter Strom ja auch gequantelt. Du würdest eine Folge von Elektronen messen.
Auch da hättest du eine gewisse Unbestimmtheit, wann denn die Leitung zusammenbricht.

Die Elektronen würden relativ gleichmäßig ankommen. Immerhin bewegen sie sich ja nicht durch die Atome, sondern werden quasi nur weitergereicht. Der Zusammenbruch erfolgt ja dadurch, dass plötzlich ein fremdes Element in der Kette wäre, das andere Eigenschaften hat. Ein plötzlicher Zusammenbruch des Stromflusses würde man trotzdem klar und deutlich erkennen.

Im besten Fall führt man den Versuch bei einer Grenztemperatur durch, bei der das ursprüngliche Element nicht flüchtig ist, aber das Zerfallsprodukt schon. Dadurch würde unmittelbar nach dem Zerfall eine Lücke entstehen, die den Stromfluss unterbricht.

Natürlich könnte man den Zerfall auch viel leichter durch die ausgestoßene Gammastrahlung erkennen, jedoch müsste man dann die einzelnen Atome noch besser gegenseitig isolieren, um eine eindeutige Zuordnung zwischen Gammaphoton und dazugehörigen Atom zu bekommen.

Meine Idee ist etwas unempfindlicher gegen äußere Einflüsse und Messfehler

[Dannyboy]

Interessant ist hier eher die Frage, ob die Atome gleichmäßig zerfallen, also pro Zeiteinheit immer soundsoviel Ketten unterbrochen werden oder ob auchmal mehrere Ketten zugleich ausfallen und dann mal wieder längere Zeitabschnitt gar keine zerfällt.

Es ist eigentlich klar, das sie nicht gleichmäßig zerfallen, sondern eben zufällig.

Die Elektronen würden relativ gleichmäßig ankommen.

Würden sie das?

Immerhin bewegen sie sich ja nicht durch die Atome, sondern werden quasi nur weitergereicht.

Natürlich bewegen sie sich "durch die Atome". Schließlich beeinflussen sie die ELektronendichte.

Der Zusammenbruch erfolgt ja dadurch, dass plötzlich ein fremdes Element in der Kette wäre, das andere Eigenschaften hat. Ein plötzlicher Zusammenbruch des Stromflusses würde man trotzdem klar und deutlich erkennen.

Der Stromfluss ist diskontinuierlich. EIn Elektron nach dem anderen. Es dauert also etwas, bis du merkst, das da keine Elektronen mehr nachkommen.

Im besten Fall führt man den Versuch bei einer Grenztemperatur durch, bei der das ursprüngliche Element nicht flüchtig ist, aber das Zerfallsprodukt schon. Dadurch würde unmittelbar nach dem Zerfall eine Lücke entstehen, die den Stromfluss unterbricht.

Nein, das ist unnötig und sogar schädlich. Bis sich da das Zerfallsprodukt aus dem Atomverband herausgelöst hat, ist ein gewaltig langer Zeitraum vergangen.
Unnötig, weil es sich auch ohne Unterbrechung des Stromflusses in Spannungsänderungen niederschlagen würde.

Meine Idee ist etwas unempfindlicher gegen äußere Einflüsse und Messfehler

Nein ist sie nicht

[Agent Scullie]

Der Punkt ist aber, dass jeder radioaktive Zerfall Energie an seine Umgebung abgibt, in Form von Gammastrahlung und in Form des Impulses der Zerfallsprodukte. Da ein Atom nicht einsam und alleine im leeren Raum schwebt sondern in einem Gitter mit anderen Atomen angeordnet ist, ist es ständig Messprozessen unterworfen.

Vorsicht, du begibst dich hier in den Bereich der Interpretation der Quantenmechanik. Nach der Kopenhagener Deutung tritt, wenn das vom Zerfall betroffene System "makroskopisch" genug wird, ein Kollaps der Wellenfunktion ein. Nach der Vieleweltendeutung hingegen überträgt sich die Unbestimmtheit des Zerfalls einfach auf das Gesamtsystem.

Der Versuchsaufbau wäre sogar recht simpel:

Man nehme eine Reihe von einatomigen Ketten aus irgendeinem Metall und schicke dort permanent einen Strom hindurch. In jeder Kette gibt es exakt ein instabiles Atom desselben Nuklids.
Bei jedem Zerfall würde der Stromfluss unterbrochen werden, wenn sich das Metallatom in ein Nichtmetallatom verwandelt (z.B. Zerfall von Radium in Radon).

Jetzt kann man anhand der nach und nach ausfallenden Stromflüsse die exakte Reihenfolge und die exakten Abstände aller Zerfälle aufzeichnen.

das halte ich eher für unwahrscheinlich. Zunächst einmal ist überhaupt nicht gesagt, dass eine einatomige Kette von Metallatomen - so sie dann überhaupt existieren kann - elektrische Leitungseigenschaften vergleichbar einem gewöhnlichem metallischen Festkörper hätte. Ebenso steht keineswegs fest, dass die Ersetzung eines einzelnen Atoms in der Kette durch ein Nichtmetallatom eine sonderlich großen Einfluss auf die Leitfähigkeit der Kette hätte. Maßgeblich für die Leitfähigkeit ist die Bandstruktur der Elektronen, und die wiederum hängt maßgeblich von der Gitterstruktur des von den Atomrümpfen gebildeten Kristalls ab, die für eine einatomige Kette eine ganz andere ist als für einen dreidimensional ausgedehnten Festkörper. Es spielt auch der Effekt hinein, dass Elektronen nur dann gut durch einen Draht fließen können, wenn ihre Wellenlänge kleiner als der Drahtdurchmesser ist - der bei einer einatomigen Kette nur einem Atomdurchmesser entspricht. Es könnte daher sein, dass die einatomige Kette gänzlich nichtleitend ist.

[Dannyboy]

das halte ich eher für unwahrscheinlich. Zunächst einmal ist überhaupt nicht gesagt, dass eine einatomige Kette von Metallatomen - so sie dann überhaupt existieren kann - elektrische Leitungseigenschaften vergleichbar einem gewöhnlichem metallischen Festkörper hätte.

Doch so etwas gibt es. Bestimmte quadratisch-planare Platinkomplexe können solche Ketten bilden. Siehe z.B. Magnus'sches Salz. Die Platinkomplexe sind in einer Weise übereinander gestapelt, die den d(z^2)-Orbitalen des Platins eine Überlappung ermöglicht.
Die sind dann auch elektrische Leiter, wenn sie partiell oxidiert werden.

Siehe hier

https://www.fb06.fh-muenchen.de/fb/queries/download.php?id=886

Ebenso steht keineswegs fest, dass die Ersetzung eines einzelnen Atoms in der Kette durch ein Nichtmetallatom eine sonderlich großen Einfluss auf die Leitfähigkeit der Kette hätte.

Na, messbar ist der Einfluss auf jedenfall.

Letztlich haben wir es hier mit einem klassischer elektrischer Leitung und molekularen Redoxreaktionen zutun.
Das ist dann Arbeitsgebiet von Physikochemiker.

[Agent Scullie]

Doch so etwas gibt es. Bestimmte quadratisch-planare Platinkomplexe können solche Ketten bilden. Siehe z.B. Magnus'sches Salz. Die Platinkomplexe sind in einer Weise übereinander gestapelt, die den d(z^2)-Orbitalen des Platins eine Überlappung ermöglicht.
Die sind dann auch elektrische Leiter, wenn sie partiell oxidiert werden.

Siehe hier
https://www.fb06.fh-muenchen.de/fb/q...oad.php?id=886

hm, in der Quelle sieht es aber nicht so aus, als ob es da um einatomige Ketten geht, sondern um Ketten von Clustern, wo jeder Cluster schon eine gewisse Anzahl an Atomen hat (Abbn. 5.3, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.9, 5.11). Zudem steht am Anfang von Abschnitt 5.3.3, dass die Leitfähigkeit in Richtung der Ketten sehr viel größer ist als senkrecht dazu. D.h. da ist nicht nur eine einzige Kette, sondern ganz viele parallel verlaufende Ketten. Das sagt nichts über die Leitfähigkeit einer einzelnen, isolierten Kette aus.

Na, messbar ist der Einfluss auf jedenfall.

beim vielen parallelen Ketten eher nicht.

[McWire]

Würden sie das?

Warum nicht? Uns selbst wenn sie kleinen Abweichungen unterliegen, ist das Messergebnis immer noch auf wenige µs genau. Es kommt halt nur auf die Länge der Kette an.

Natürlich bewegen sie sich "durch die Atome". Schließlich beeinflussen sie die ELektronendichte.

Ich meinte damit eher, dass sie nicht innerhalb der Orbitale umher hüpfen , sondern immer von den äußersten Orbitalen weitergeleitet werden.

Der Stromfluss ist diskontinuierlich. EIn Elektron nach dem anderen. Es dauert also etwas, bis du merkst, das da keine Elektronen mehr nachkommen.

Reicht aber aus um es auf wenige µs genau zu bestimmen, immerhin bewegen sich die Elektronen bei ausreichender Spannung mit sehr hoher Geschwindigkeit.

Nein, das ist unnötig und sogar schädlich. Bis sich da das Zerfallsprodukt aus dem Atomverband herausgelöst hat, ist ein gewaltig langer Zeitraum vergangen.
Unnötig, weil es sich auch ohne Unterbrechung des Stromflusses in Spannungsänderungen niederschlagen würde.

Nagut, dann halt bei sehr niedrigen Temperaturen.

Nein ist sie nicht

Im Vergleich zur Detektion von Gammaphotonen ist meine Methode in der Zuordenbarkeit zu einem bestimmten Atom verdammt genau.

Vorsicht, du begibst dich hier in den Bereich der Interpretation der Quantenmechanik. Nach der Kopenhagener Deutung tritt, wenn das vom Zerfall betroffene System "makroskopisch" genug wird, ein Kollaps der Wellenfunktion ein. Nach der Vieleweltendeutung hingegen überträgt sich die Unbestimmtheit des Zerfalls einfach auf das Gesamtsystem.

Ich beschreibe lediglich die Realität, dass Atome immer in großen Gruppen vorliegen (die wir übrigens Materie nennen ) und somit jeder Zerfall in ein anderes Element Auswirkungen auf die anderen Atome hat.

Radioaktive Isotope verursachen beim Zerfall Strukturdefekt, was durchaus ein gewisses Problem in der Nanotechnologie und in der immer kleiner werdenden Mikroelektronik darstellt. Der Einbau von radioaktiven Isotopen in integrierten Schaltkreisen kann durchaus die Lebensdauer dieser Schaltkreise stark beeinträchtigen. Wenn es ausreichen viele Strukturdefekte gibt, kann der Schaltkreis unbrauchbar werden.

Darum sage ich ja, dass es in diesem Universum keinen unbemerkten Zerfall geben kann, außer das Atom schwebt einsam und alleine zig tausend Meter im Vakuum umher und selbst dann wird der Zerfall irgendwann anhand der Strahlung registriert werden, die auf andere Atome trifft.

das halte ich eher für unwahrscheinlich. Zunächst einmal ist überhaupt nicht gesagt, dass eine einatomige Kette von Metallatomen - so sie dann überhaupt existieren kann - elektrische Leitungseigenschaften vergleichbar einem gewöhnlichem metallischen Festkörper hätte. Ebenso steht keineswegs fest, dass die Ersetzung eines einzelnen Atoms in der Kette durch ein Nichtmetallatom eine sonderlich großen Einfluss auf die Leitfähigkeit der Kette hätte.

...

Es könnte daher sein, dass die einatomige Kette gänzlich nichtleitend ist.

Es gibt bereits Experimente im Nanobereich, welche solche Konstrukte nachgewiesen haben.

Und falls es für einen konkreten Fall nicht funktioniert, kann man immer noch auf andere Methoden, die ähnlich arbeiten, zurückgreifen.

Bei ausreichend kleiner Dimension sind nämlich Nanostrukturen sehr empfindlich auf Strukturdefekte und dies kann man zur Messung des Zerfalls ausnutzen.

In der Nanotechnologie bedeutet der Verlust eines einzelnen Atoms schon das Aus für die ganze Funktionsfähigkeit einer Struktur. Darauf beruht ja meine ganze Messidee.

[Dannyboy]

hm, in der Quelle sieht es aber nicht so aus, als ob es da um einatomige Ketten geht, sondern um Ketten von Clustern, wo jeder Cluster schon eine gewisse Anzahl an Atomen hat

Du meinst Komplexe, nicht Cluster. Die Gesamtkette stellt einen Cluster dar. DIe Glieder aus Platinatomen bilden dagegen mit ihren Liganden Komplexe.

Ohne die Liganden wäre der lineare Metallcluster einfach instabil, da chemisch nicht abgesättigt.

(Abbn. 5.3, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.9, 5.11). Zudem steht am Anfang von Abschnitt 5.3.3, dass die Leitfähigkeit in Richtung der Ketten sehr viel größer ist als senkrecht dazu. D.h. da ist nicht nur eine einzige Kette, sondern ganz viele parallel verlaufende Ketten. Das sagt nichts über die Leitfähigkeit einer einzelnen, isolierten Kette aus.

Mit geeigneter Apparatur könntest du auch eine einzelne Kette vermessen. Den d(z^2)-Orbitalen ist das egal (wenn du mir die saloppe Sprache erlaubst).
Natürlich können auch Elektronen über die Liganden benachbarter Ketten geleitet werden. Das wären das outer-sphere-Mechanismen. Aber die Leitfähigkeiten unterscheiden sich doch um mehrere Potenzen. Die LUMOs der Liganden liegen energetisch einfach sehr hoch.


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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Dannyboy schrieb nach 20 Minuten:

Warum nicht? Uns selbst wenn sie kleinen Abweichungen unterliegen, ist das Messergebnis immer noch auf wenige µs genau. Es kommt halt nur auf die Länge der Kette an.

Eine Genauigkeit im µs-Bereich reicht doch bei weitem nicht. Die entscheidenden Kernprozesse finden auf ganz anderen Zeitskalen statt. Da sind eher Genauigkeiten im Femto- und Attosekundenbereich gefragt.

Reicht aber aus um es auf wenige µs genau zu bestimmen, immerhin bewegen sich die Elektronen bei ausreichender Spannung mit sehr hoher Geschwindigkeit.

Ja, was willst du denn mit dem Meßergebnis anfangen?

Ein Atom ist nach 1,37*10^-x Sek zerfallen. Ein anderes nach 1,98*10^-x Sek. Ein drittes nach ...
Je mehr du misst, desto mehr gleicht dein Ergebnis einem Zerfallsgesetz erster Ordnung.

Im Vergleich zur Detektion von Gammaphotonen ist meine Methode in der Zuordenbarkeit zu einem bestimmten Atom verdammt genau.

Nein. Den Zerfall einzelner Atome kann man auch mit Photonendetektoren aufspüren.
Und man kann auch einzelne Atome mit mit nanotechnischen Methoden manipulieren.

Darum sage ich ja, dass es in diesem Universum keinen unbemerkten Zerfall geben kann, außer das Atom schwebt einsam und alleine zig tausend Meter im Vakuum umher und selbst dann wird der Zerfall irgendwann anhand der Strahlung registriert werden, die auf andere Atome trifft.

Ja, irgendwann.

[McWire]

D
Ja, was willst du denn mit dem Meßergebnis anfangen?

Ein Atom ist nach 1,37*10^-x Sek zerfallen. Ein anderes nach 1,98*10^-x Sek. Ein drittes nach ...
Je mehr du misst, desto mehr gleicht dein Ergebnis einem Zerfallsgesetz erster Ordnung.

Nichts. Es ging mir nur um das Argument des unbemerkten Zerfalls.

Man kann einen experimentellen Aufbau erstellen, bei dem man jedem Atom eine exakte Lebensdauer zuordnen kann. Mehr wollte ich damit überhaupt nicht sagen.

Da ist (mittlerweile, wo man die Zerfallsgesetze kennt) kein tieferer wissenschaftlicher Sinn in meiner Idee.

Es wäre höchstens interessant zu erfahren, ob man durch äußere Einflüsse den Zerfall beeinflussen kann.. z.B. beschleunigen.

[Agent Scullie]

Mit geeigneter Apparatur könntest du auch eine einzelne Kette vermessen.

die Frage ist, ob da noch eine Leitfähigkeit wie bei ganz vielen parallelen Ketten herauskommt.

Den d(z^2)-Orbitalen ist das egal (wenn du mir die saloppe Sprache erlaubst).

kaum. d-Orbitale sind, wie alle atomaren Orbitale, Lösungen der Schrödingergleichung für Elektronen in einem einzelnen Atom. Wenn mehrere Atome da sind, muss man im Prinzip die Schrödingergleichung für Elektronen im Einflussbereich vieler Atome lösen. Da das aber sehr kompliziert wäre, verwendet man häufig als Näherungslösung das LCAO-Modell: man setzt die Wellenfunktion eines Elektrons im elektrischen Feld vieler Atome aus den atomaren Orbitalen in Einzelatomen zusammen, dabei ergibt sich eine Energiebänderstruktur, weswegen man auch vom Bändermodell spricht. Und dabei macht es sehr wohl einen Unterschied, ob die Atome, deren atomare Orbitale man kombiniert, nur eine einzelne lineare Kette bilden oder eine dreidimensionale Struktur, wie eine große Anzahl paralleler Ketten.

Natürlich können auch Elektronen über die Liganden benachbarter Ketten geleitet werden. Aber die Leitfähigkeiten unterscheiden sich doch um mehrere Potenzen. Die LUMOs der Liganden liegen energetisch einfach sehr hoch.

mir ist nicht ganz klar, was du mir sagen willst. Möglicherweise gehst du von einem Elektron aus, das auf einer einzelnen Kette lokalisiert ist, und argumentierst, dass der Beitrag dieses Elektrons zum elektrischen Strom in Richtung des Kettenverlaufs auf diese einzelne Kette beschränkt sei, da das Elektron nicht auf die Nachbarketten wechseln könne.

Die Annahme eines auf einer Kette lokalisierten Elektrons ist aber wenig realistisch. In der quantenmechanischen Theorie der elektrische Leitung nimmt man die Wellenfunktionen der Elektrons i.d.R. als über gesamten Leiter delokalisiert an, der Beitrag eines Elektrons zum Strom äußert sich entsprechend darüber, dass seine Wellenfunktion als ebene Welle in Stromflussrichtung propagiert. Ein auf einer Kette lokalisiertes Elektron wäre auch aus dem schon genannten Grund problematisch, dass es Schwierigkeiten hätte, entlang der Kette zu propagieren, wenn seine Wellenlänge in Stromrichtug länger ist als der Durchmesser eines Komplexes. Zudem sollte es sich über kurz oder lang per Tunneleffekt in die Nachbarketten ausbreiten.