Massendefekt

Dieser Text beschreibt Massendefekt.

Als Massendefekt bezeichnet man in der Kernphysik den Masseunterschied zwischen der tatsächlichen Masse eines Atomkerns und der immer größeren Summe der Massen der in ihm enthaltenen einzelnen Nukleonen (Protonen und Neutronen).

Der Massendefekt stellt scheinbar eine Verletzung des klassischen Gesetzes von der Erhaltung der Masse dar, die sich aber mit dem Gesetz der Äquivalenz von Masse und Energie E = mc² von Albert Einstein erklären lässt. Der Massendefekt ist demnach identisch mit der Kernbindungsenergie der Nukleonen, die durch die so genannte starke Wechselwirkung beschrieben wird. Je höher in einem Atomkern der Massendefekt, also die Kernbindungsenergie pro Nukleon ist, desto stabiler ist der Atomkern, da umso mehr Energie zu seiner Zerlegung aufgewendet werden muss.

Innerhalb des Periodensystems liegt das Maximum des Massendefekts pro Nukleon bei etwa 60 Nukleonen. Die dort angesiedelten Isotope lassen sich also nicht ohne Energiezufuhr spalten oder fusionieren.

Elemente, deren Massendefekte unterhalb dieses Maximums liegen, lassen sich zur Energiegewinnung durch Kernfusion (Kernverschmelzung) oder Kernspaltung ausnutzen. Und zwar lässt sich Energie stets "in Richtung des Maximums", also mit ansteigender Kurve gewinnen, weil die Energiedifferenz zur Energiegewinnung ja positiv sein muss. Links des Maximums, also mit Elementen kleinerer Massenzahl (z.B. Wasserstoff), lässt sich Kernfusion und rechts des Maximums, also mit Elementen höherer Massenzahl (z.B. Uran), lässt sich Kernspaltung energiebringend (exotherm) betreiben. Da die Kurve links des Maximums weitaus steiler ansteigt, lässt sich durch Kernfusion mehr Energie freisetzen als durch Kernspaltung.