imported>Ai: /* Einleitung */ Elementarteilchen -> Teilchen, denn Atomkerne oder auch Hadronen sind nicht elementar.

2022-01-07T06:00:09Z

Einleitung: Elementarteilchen -> Teilchen, denn Atomkerne oder auch Hadronen sind nicht elementar.

Neue Seite

Das '''Ein-Elektron-System''' ist in der Regel ein [[Atom]], das soweit [[Ionisation|ionisiert]] ist, dass es nur noch ein einzelnes [[Elektron]] besitzt. Allgemein bezeichnet der Begriff ein stabiles System aus einem beliebigen positiv geladenen [[Teilchen]] und einem Elektron.

Das klassische Ein-Elektron-System ist der [[Wasserstoff-Atom|Wasserstoff]]. Hierbei ist über die [[Coulomb-Wechselwirkung]] ein einzelnes Elektron an ein [[Proton]] gebunden. Die beiden Wasserstoff-[[Isotop]]e [[Deuterium]] und [[Tritium]] stellen zusammen mit ihrem Elektron ebenfalls ein solches System dar. Eine ungewöhnlichere Variante ist zum Beispiel das [[Positronium]], ein an sein [[Antimaterie|Antiteilchen]] gebundenes Elektron.

== Wasserstoffähnliche Ionen ==
Im Prinzip lassen sich alle Atome durch Ionisation in ein solches Ein-Elektron-System überführen, welches auch '''wasserstoffähnliches Ion''' genannt wird. Als [[Zweiteilchenproblem|Zwei-Teilchen-Systeme]] (bestehend aus [[Atomkern]] und Elektron) bzw. Ein-Elektron-Systeme sind sie einer mathematischen Beschreibung am ehesten zugänglich.

Die Ionisation eines Atoms, bis nur mehr ein einzelnes Elektron verblieben ist, ist umso leichter, je weniger Elektronen das Atom von vornherein besitzt. [[Helium]] muss man dazu nur einfach ionisieren, [[Lithium]] zweimal, und so fort. Die benötigte [[Energie]] steigt mit der Zahl der Elektronen bzw. mit der [[Kernladungszahl]] des [[chemisches Element|Elements]] an.

Bei wasserstoffartigen Ionen mit schweren Kernen ([[Schwerion]]en) treten sehr hohe [[Bindungsenergie]]n und [[Feldstärke]]n bis ca. 10<sup>18</sup> V/m auf. Das Elektron ist hier so stark gebunden (über 100 [[Elektronenvolt|keV]]), dass [[relativistisch]]e Effekte relevant werden. Diese Ionen werden in [[Schwerionenbeschleuniger]]n bzw. mittels einer [[Electron Beam Ion Trap]] erzeugt und sind ein wichtiges Untersuchungsobjekt der physikalischen [[Grundlagenforschung]]. Eines der führenden deutschen Forschungsinstitute auf diesem Gebiet ist das [[GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung]] in Darmstadt.

== Mathematische Behandlung ==

Im einfachsten Fall wird wie beim [[Bohrsches Atommodell|bohrschen Atommodell]] vorgegangen und lediglich die höhere Kernladungszahl (und ggf. die höhere [[Kernmasse]]) gegenüber dem Wasserstoff berücksichtigt.

Bohrs Atommodell konnte zuerst am [[Linienspektrum|Spektrum]] des Wasserstoffs, dann an anderen Ein-Elektron-Systemen überprüft werden. Dort fehlen die zusätzlichen Elektronen, die die Energien der Spektrallinien beeinflussen, was von Bohrs Modell nicht abgedeckt war. Auch die experimentelle Bestimmung der [[Rydbergkonstante]] und deren Änderung in Abhängigkeit vom Massenverhältnis der beiden System-Bausteine wurde an Ein-Elektron-Systemen durchgeführt.

== Weblinks ==
* ''Max-Planck-Gesellschaft'': {{Webarchiv | url= http://www.mpg.de/forschungsergebnisse/wissVeroeffentlichungen/forschungsberichte/200427.shtml | wayback = 20070621024731 | text = Untersuchungen zum Stoßverhalten von wasserstoffähnlichen Ionen mit Wasserstoff}}

{{SORTIERUNG:Einelektronsystem}}
[[Kategorie:Atomphysik]]
[[Kategorie:Kernphysik]]

Ein-Elektron-System - Versionsgeschichte

imported>Ai: /* Einleitung */ Elementarteilchen -> Teilchen, denn Atomkerne oder auch Hadronen sind nicht elementar.