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Neutronenanlagerung (auch Neutroneneinfang) ist eine Kernreaktion, bei der ein oder mehrere Neutronen von einem Atomkern eingefangen werden, ohne dass dabei ein Teilchen mit Ruhemasse emittiert wird. Neutronen können, da sie keine elektrische Ladung besitzen, im Gegensatz zu Protonen auf Grund der fehlenden elektrostatischen Abstoßung leichter in den Atomkern eindringen.

Die Neutronenanlagerung läuft in Sternen als s- oder r-Prozess ab. Sie spielt in der kosmischen Nukleosynthese eine wichtige Rolle, denn sie erklärt die Entstehung der Elemente mit Massenzahlen größer als 56, also der Atome, die schwerer als Eisenatome sind. Diese können durch thermonukleare Reaktionen, d. h. durch Kernfusion, in Sternen nicht gebildet werden.

Neutroneneinfang bei kleinem Neutronenfluss

Bei kleinem Neutronenfluss, etwa bei Neutronenbestrahlung in einem Kernreaktor, wird jeweils ein Neutron von einem Atomkern eingefangen. Beispielsweise entsteht bei Bestrahlung von natürlichem Gold, ¹⁹⁷Au, das Goldisotop ¹⁹⁸Au in einem hochangeregten Zustand, der sehr schnell durch Aussendung eines γ-Quants zum Grundzustand des ¹⁹⁸Au zerfällt. Die Massenzahl (Zahl der Nukleonen im Kern) steigt dabei um 1. In Formelschreibweise:

Das Isotop ¹⁹⁸Au ist ein β^--Strahler. Sein Kern zerfällt durch Emission eines Elektrons zu dem Quecksilberisotop ¹⁹⁸Hg (vgl.: Zerfallsschema). Dadurch erhöht sich die Ordnungszahl (Kernladungszahl) um 1.

Der oben erwähnte s-Prozess im Inneren von Sternen läuft im wesentlichen genauso ab.

Neutroneneinfang bei großem Neutronenfluss

Beim r-Prozess im Sterninnern ist die Neutronenflussdichte so hoch, dass der Atomkern zwischen den Neutroneneinfängen “keine Zeit” für den Betazerfall hat, d. h., der mittlere Zeitabstand zwischen den Neutroneneinfängen ist kurz im Vergleich zur Halbwertszeit des Betazerfalls. Die Massenzahl nimmt dadurch stark zu, ohne dass die Ordnungszahl steigt. Erst anschließend zerfallen die entstandenen hoch instabilen Nuklide durch jeweils mehrere aufeinander folgende β^--Zerfälle zu stabilen oder leicht instabilen, also langlebigen, Nukliden mit entsprechend höheren Ordnungszahlen.

Siehe auch

• Radioaktivität