Metastabilität

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

Du hast neue Nachrichten auf deiner Diskussionsseite.

Ein metastabiles System: Zustand 1 ist gegenüber kleinen Störungen stabil und geht bei großen Störungen in Zustand 3 über. Zustand 2 ist labil.

Ein labiles System verlässt seinen Ausgangszustand nach einer infinitesimalen Störung und kehrt nicht zurück.

Metastabilität ist eine schwache Form der Stabilität. Ein metastabiler Zustand ist stabil gegen kleine Änderungen, aber instabil gegenüber größeren Änderungen. Die schwächste Form der Metastabilität ist Labilität. Ein labiles System verliert seinen Ausgangszustand nach einer infinitesimalen Störung.

Anschaulich kann man sich dies wie im Bild rechts dargestellt mit einem Ball in einer kleinen Mulde an einem Berghang vorstellen: Solange der Ball nur wenig in der Mulde ausgelenkt wird, rollt er an die tiefste Stelle der Mulde zurück. Wird er aber stärker ausgelenkt, kann er den Berghang hinunterrollen.

[Bearbeiten] Thermodynamik

In der Thermodynamik wird dieser Begriff häufig benutzt: Metastabile Phasen haben eine höhere Energie (korrekter: Freie Enthalpie - bei den üblichen Bedingungen, konstanter Druck und konstante Temperatur) als die stabile Phase. Auf Grund einer hohen Aktivierungsenergie wandeln sie sich nicht oder nur langsam in die stabile Phase um. Ein Beispiel für eine metastabile Phase ist der Diamant. Die Umwandlung einer metastabilen Phase ist beispielsweise die Zinnpest.

[Bearbeiten] Atomphysik

In der Atomphysik ist ein metastabiler Zustand ein elektrisch angeregter Zustand, der nicht durch spontane Emission von Photonen (Dipolstrahlung) in den Grundzustand zurückfallen kann, weil er den Auswahlregeln entgegensteht. Dadurch ist die Lebensdauer dieser atomaren Zustände relativ hoch (der metastabile Zustand von Helium He^*(³S₁) lebt bis zu 8000 s)

[Bearbeiten] Kernphysik

Auch in der Kernphysik gibt es metastabile Zustände, obwohl die Auswahlregeln für Atomkerne viel mehr Übergänge und Zerfälle erlauben. Ein Beispiel ist der erste angeregte Zustand des Aluminium-Isotops ²⁶Al bei einer Anregungsenergie von 228 keV, der nach einer Halbwertszeit von gut 6 Sekunden in den Grundzustand übergeht (²⁶Al im Grundzustand hat wiederum eine Halbwertszeit von 717.000 Jahren).