Kann ein Wasserstoffisotop mit sechs Neutronen realistisch sein?

Weltweit forschen Wissenschaftler daran, Wasserstoff als Energieträger besser nutzbar zu machen. Wasserstoff ist ein flüchtiges Gas (H-2), das durch die Elektrolyse von Wasser, aber auch durch andere Verfahren hergestellt werden kann (vgl. BDEW 2023). Was weiß man aber wirklich vom Wasserstoff? Das leichteste Wasserstoffatom, auch „Protium“ genannt, besteht aus nur einem Proton. Wie bei allen Elementen sind auch beim Wasserstoff mehrere Isotope möglich. Während das zweite Wasserstoffisotop (Deuterium), das aus einem Proton und einem Neutron besteht, noch stabil ist, ist das dritte Wasserstoffisotop (Tritium) bereits ein instabiles Isotop, das über mehrere Jahre zerfällt. Erstaunlich ist nun, dass laut Fachliteratur insgesamt noch vier schwerere Wasserstoffisotope synthetisch hergestellt werden können. Dies bedeutet, dass das schwerste Wasserstoffisotop sechs Neutronen besitzt (vgl. Wasserstoff-Isotope 2023).

Es stellt sich nun die Frage, ob Isotope mit vier, fünf oder sechs Neutronen überhaupt möglich sind. Zwar steht außer Frage, dass bei experimentellen Untersuchungen bestimmte Isotopenreaktionen beobachtet werden können. Ob bei diesen kurzzeitigen Reaktionen, eine den stabilen Isotopen vergleichbare Protonen-Neutronen-Konfiguration erreicht wird, die den Begriff „Atomkern“ rechtfertigt, ist mehr als fraglich.

Schon ⁴H mit drei Neutronen zerfällt unvorstellbar schnell, innerhalb mehrerer Millionstel Sekunde. Gleiches gilt für die weiteren, noch schwereren Wasserstoffisotope (vgl. Wasserstoff-4 2023). Da die Kernstruktur eines Isotops nicht sichtbar gemacht werden kann, erscheinen solche Aussagen spekulativ. Es bleibt nur eine Möglichkeit die Vorgänge besser zu verstehen: Die Überprüfung dieser Interpretationen anhand eines zuverlässigen Atommodells! Die bisherige Vorstellungen vom Atomkern sind dabei keine Hilfestellung!

Betrachtet man die Isotope nach der Theorie des schachbrettartig-planaren Atomaufbaus, so sind viele Fragen beantwortbar. Um als Isotop zu gelten, muss eine Konfiguration von Protonen und Neutronen die gleichen Kriterien erfüllen wie die Konfiguration eines stabilen Isotops und sei es auch nur in sehr, sehr kurzen Zeiträumen! Die Struktur eines Isotops wie Deuterium oder Tritium zeigt in der Modellvorstellung, wie die Atombausteine direkt an das Proton gebunden sind. Die Kernstruktur eines Atoms ist nur schachbrettartig-planar möglich, weil nur so der Spin-up der Protonen und der Spin-down der Neutronen energetisch ausgeglichen werden kann.

Man kann sich ein Wasserstoffisotop mit zwei Neutronen gut vorstellen. Die beiden Neutronen befinden sich, weil sie sich gegenseitig abstoßen, auf entgegengesetzten Seiten des Protons (¹H) und gleichen die Rotationsenergien an ihren Äquatoren aus. Wegen seiner zwei Neutronen muss das Isotop Tritium eine negative Ladung haben. Schon deshalb erscheint es unmöglich, dass sich ein drittes Neutron mit dem zentralen Proton verbinden kann. Dies gilt erst recht für die als noch schwerer postulierten Wasserstoffisotope ⁵H, ⁶H und ⁷H. Siehe Abbildung oben.

Experimentelle Untersuchungen eines internationalen Forscherteams haben bereits vor einigen Jahren gezeigt, dass sich nicht nur Protonen, sondern auch Neutronen gegenseitig abstoßen (vgl. Schmitt et. al. 2020) (vgl. Podregar 2020). Diese Beobachtung steht im Einklang mit der Theorie der schachbrettartigen, planaren Atomstruktur. In der direkten Umgebung eines Wasserstoffisotops mit zwei oder drei Neutronen besteht ein energetisches Übergewicht der Neutronen. Tritium muss dann elektrisch negativ geladen sein. Jedes weitere Neutron, das sich dem Tritium nähert, wird deshalb abgestoßen. Ein Proton kann dagegen noch aufgenommen werden.

Nach dem heutigen Kenntnisstand über die Atombausteine Proton und Neutron und aufgrund eines schachbrettartig-planaren Atomaufbaus ist davon auszugehen, dass Wasserstoffisotope mit mehr als zwei oder drei Neutronen auch synthetisch nicht erzeugt werden können. Dagegen ist es sehr wahrscheinlich, dass Wasserstoffkerne, die schwerer als Tritium sind, Neutronen sofort abstoßen. Um als Bausteine eines Isotops in Frage zu kommen, müssen die Atombausteine in direktem Kontakt miteinander stehen, und sei es auch nur für einen winzigen Augenblick. Wegen der Abstoßung der gleichen Bausteine ist eine Proton-Neutron-Konfiguration mit mehr als zwei oder drei Neutronen undenkbar. Die Wasserstoffisotope ⁵H, ⁶H und ⁷H sind deshalb unrealistisch! Für die Zukunft erscheint es wichtig in der Wissenschaft festzulegen, was unter der Protonen-Neutronen-Konfiguration eines Atomkerns verstanden wird.

Helmut Albert, Freiburg im Juni 2023

Quellenverzeichnis:

BDEW (2023):Wasserstoff. Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e. V.Factsheet_Wasserstoff_02-2023_KujksjN.pdf. Stand: November 2019 (Layout-Update Januar 2021) (Abgerufen 07.06.2023)

Podregar, Nadja (2020) Unter extremem Druck verändert die Grundkraft ihre Wirkung auf die Kernbausteine. Scinexx. Das Wissensmagazin.https://www.scinexx.de/news/technik/starke-kernkraft-ueberrascht-physiker/ online (10.11.2020)

Schmidt. A.; Pybus, J. R. ; Weiss, R. ; Segarra, ; Hrnjic, A. ; Denniston, A. ; Hen, O. ; Piasetzky, E. ; Weinstein L. B. ; Barnea, N. ; Strikman, M. ; Larionov, A. ; D. Higinbotham & The CLAS Collaboration. Probing the core of the strong nuclear interaction. Artikel. Publiziert: 26.02.2020. in: Nature, volume 578, pages 540–544(2020) Cite this article. [online] https://www.nature.com/articles/s41586-020-2021-6 (10.11.2020)