Protonen-Neutronen-Konfiguration statt Elektronensystem?

Heute vermitteln die Teilchen-, Kern- und Atomphysik, als Wissenschaften der kleinsten Teilchen des Universums, ambivalente Aussagen über den Atomaufbau. Dennoch scheint man sich einig zu sein, dass ein Atom aus einem elektrisch positiven Atomkern und einer elektrisch negativen Atomhülle aufgebaut sein soll. Die beiden Abbildungen in Abb. 1. zeigen, wie man sich auch heute noch das Atom als Kern-Hülle-Atom vorstellt. Ähnlich wie es sich Niels Bohr(1885-1962) bereits vor 100 Jahren vorstellte, im Prinzip aufgebaut wie ein Planetensystem (vgl. Bohr 1924: 6). Obwohl das Kern-Hülle-Atommodell im Laufe der Zeit immer wieder modifiziert wurde, blieb es bei diesem Grundaufbau. Tatsächlich sind alle Darstellungen des Atoms ähnlich wie die in Abbildung 1 gezeigten, wenn man im Internet den Suchbegriff „Atom“ eingibt. Zwar geht man heute nicht mehr von Elektronenbahnen aus, sondern von Orbitalen in denen sich Elektronen aufhalten(die wahrscheinlich auch Wellen sein können!) doch das ändert nichts an der Grundvorstellung.

Ein wichtiger damit verbundener Aspekt ist, dass aufgrund dieser Vorstellung das gesamte chemische Verhalten vom Elektronensystem der Atomhülle abhängig sein soll. Doch an dieser Auffassung müssen Zweifel aufkommen bedenkt man wie Elektronen heute beschrieben werden: Indifferent, fast masselos, ohne Ausdehnung und als Wellen. Mit der einstigen Theorie eines Besetzungssystems, das je nach Besetzung in einer Schale mit einer bestimmten Anzahl von Teilchen (Oktettregel) reaktiv oder nicht reaktiv ist, können die heutigen Auffassungen vom Elektron kaum in Einklang gebracht werden. Elektronen haben eine Masse von gerademal 0,1% gegenüber der eigentlichen Atommasse der Nukleonen mit etwa 99,9%. Dabei sollen die Nukleonen eine zusammengeballte Kugel im Atomzentrum bilden und hauptsächlich Bedeutung im Zusammenhang mit Radioaktivität haben.

Warum sollte das Besetzungssystem nicht ein Besetzungssystem der Protonen und Neutronen sein? Warum sollten die chemischen Eigenschaften der Elemente nicht von der Protonen-Neutronen-Konfiguration der Atommasse bestimmt werden?

Die Erscheinung und die Eigenschaften der Nukleonen drängen sich für die Vorstellung eines solchen Teilchensystems geradezu auf! Die Nukleonen haben gleiche Masse und gleiche Größe und verhalten sich wie Kreisel. D.h. sie haben eine sehr schnelle Rotation, Spin up und Spin down. Gehen wir davon aus, dass ein Proton ein rechts- und ein Neutron ein linksrotierendes Teilchen ist, dann kann man sich so ein Teilchensystem wie ein Getriebe vorstellen. Abwechselnd ein Proton, ein Neutron. Das Energiepotential an ihren Berührungspunkten, den Äquatoren, ist dann „Null“.

Ungewollt kommt einem der Aufbau von Ionenkristallen in den Sinn, wie bspw. Natriumchlorid. Die Kationen und Anionen eines Ionenkristalls bauen sich aufgrund ihrer entgegengesetzten elektrischen Ladung schachbrettartig dreidimensional auf. Warum sollten sich nicht auch Protonen und Neutronen aufgrund ihrer entgegengesetzten Rotation ähnlich aufbauen. Da die schnellste Rotation am Äquator eines Nukleons stattfindet, muss auch dort der Berührungspunkt mit dem nächsten Teilchen sein. Daraus ergibt sich ein zweidimensionaler Atomaufbau.

Halten wir also fest, ein Atom kann sich aufgrund seiner entgegengesetzt rotierenden Protonen und Neutronen schachbrettartiger und planar aufbauen. Die chemischen Eigenschaften der Elemente sind also nicht von einem Elektronensystem abhängig, sondern von der Protonen-Neutronen-Konfiguration der Atome. Diese Aussage schließt an die Postulate Dmitri Mendelejews (1834-1907) und Lothar Meyers (1830-1895) an, die von der Abhängigkeit der chemischen Eigenschaften von der Atomasse (damals: Atomgewichte) ausgingen(vgl. Mendelejew, Meyer 1870).

Helmut Albert, Freiburg im Juli 2021

Literaturverzeichnis:
Bohr Niels (1924). Über den Bau der Atome, Berlin, Verlag von Julius Springer 1924. Vortrag bei der Entgegennahme des Nobelpreises in Stockholm 1922. Übersetzung: W. Pauli jr.

Mendelejew Dmitri (1870). Die periodische Gesetzmäfsigkeit der chemsichen Elemente. Zweites Heft.(Übersetzer: Felix Wreden) S. 139 -229. Annalen der Chemie und Pharmacie. Herausgegeben und redigirt von Friedrich Wöhler, Justus Liebig und Hermann Kopp.  VII. Supplementband. Leipzig und Heidelberg. C.F. Winter´sche Verlagshandlung. 1870.

Meyer Lothar(1870). Die Natur der chemischen Elemente als Function ihrer Atomgewichte.
Drittes Heft. S.354-364. Annalen der Chemie und Pharmacie. Herausgegeben und redigirt von Friedrich Wöhler, Justus Liebig und Hermann Kopp.  VII. Supplementband. Leipzig und Heidelberg. C.F. Winter´sche Verlagshandlung. 1870.