Kernspaltung

engl.: nuclear fission

Versuchsapparaturen, mit denen Otto Hahn und sein Assistent Fritz Straßmann die Kernspaltung entdeckten. Deutsches Museum, München. Foto: Luidger

Die Kernspaltung ist die Bezeichnung von Prozessen in der Kernphysik, bei denen ein Atomkern in zwei oder mehr kleinere Kerne zerlegt und Energie dabei freigesetzt wird. Sie wurde 1938 von Otto Hahn und Fritz Straßmann sowie Lisa Meitner nachgewiesen, die kurz vor der Entdeckung der Kernspaltung am 17. Dezember als Jüdin aus Deutschland fliehen musste.

Die Grundlage ihrer Arbeit waren die Versuche von Enrico Fermi, der 1934 Uran mit Neutronen bestrahlt hatte. Hahn, Meitner und Straßmann versuchten, die dabei beobachteten Vorgänge aufzuklären.

Die kernphysikalische Deutung der chemischen Analysenergebnisse gelang Lise Meitner, gemeinsam mit ihrem Neffen Otto Frisch im Januar 1939.

„[…] Aufgrund ihrer Dichte und dem starken Energieaustausch ist zu erwarten, dass sich die Teilchen in einem schweren Atomkern in einer kollektiven Weise bewegen, vergleichbar mit der Bewegung eines Flüssigkeitstropfens. Wird diese Bewegung durch Energiezufuhr ausreichend stark angeregt, könnte sich ein solcher Tropfen in zwei kleinere Tropfen trennen. […] Es erscheint daher möglich, dass der Uran-Kern in seiner Form instabil ist. Er könnte sich daher nach der Aufnahme eines Neutrons in zwei Kerne von etwa gleicher Größe teilen. Diese beiden Kerne werden sich gegenseitig abstoßen und sollten, ausgehend von ihrem Kernradius und ihrer Ladung, insgesamt eine kinetische Energie von ca. 200 MeV entwickeln.” (Lise Meitner/Otto Frisch, Disintegration of uranium by neutrons: a new type of nuclear reaction, 11. Februar 1939, Nature, No. 3615, S. 239)

So schrieben Lise Meitner und Otto Frisch die erste theoretische Begründung für die Entdeckung der Kernspaltung im Dezember 1938 in Berlin. Frisch gab der bisher unbekannten Kernreaktion den Namen „nuclear fission“.

Werden Uran-235-Kerne mit Neutronen beschossen, so nehmen sie ein Neutron auf und ihre Massenzahl steigt auf 236. Der so entstandene Kern ist nicht beständig, gerät ins Schwingen und fällt auseinander. Es entstehen Spaltprodukte mit kleineren Massenzahlen, also neue, meist radioaktive Elemente.

Bei einer Kernspaltung entstehen zwei neue Atome und zwei bis drei Neutronen. Diese freien Neutronen spalten automatisch weitere Kerne. Die Masse aller Spaltprodukte ist geringer als die Masse des ursprünglichen Kerns. Das Massedefizit wird im Spaltvorgang in Energie umgewandelt. (LL)

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Bearbeitungsstand: Dezember 2018.

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