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Ein `!Clusterzerfall`! (oder `!Clusteremission`!, `F33f`_`[englisch`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Englische_Sprache]`_`f `*cluster decay`*) ist ein sehr selten auftretender `F33f`_`[radioaktiver Zerfallstyp`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Radioaktiver_Zerfall]`_`f. Dabei wird ein leichter `F33f`_`[Atomkern`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Atomkern]`_`f emittiert, der schwerer als ein `F33f`_`[Alpha-Teilchen`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Alphastrahlung]`_`f, aber mit 6 bis 14 Prozent der Masse des Mutterkerns wesentlich leichter als die typischen Spaltfragmente der `F33f`_`[Kernspaltung`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Kernspaltung]`_`f ist. Außerdem werden keine Neutronen freigesetzt.

Als emittierte Cluster beobachtet wurden bisher Kerne zwischen Kohlenstoff-14 und Silicium-34. Es handelt sich überwiegend nicht um die jeweils stabilsten Kerne zu ihrer Ordnungszahl, sondern um deren Isotope mit höherem `F33f`_`[Neutronenüberschuss`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Neutronenüberschuss]`_`f, entsprechend dem Neutronenüberschuss des Mutterkerns.

>>Contents

• `F0af`_`[Geschichte`#geschichte]`_`f

• `F0af`_`[Art und Auftreten`#art-und-auftreten]`_`f

• `F0af`_`[Experimentell nachgewiesene Clusterzerfälle`#experimentell-nachgewiesene-clusterzerf-lle]`_`f

• `F0af`_`[Literatur`#literatur]`_`f

• `F0af`_`[Einzelnachweise`#einzelnachweise]`_`f

• `F0af`_`[Weblinks`#weblinks]`_`f

-─

>>Geschichte

Der Clusterzerfall wurde von Aureliu Săndulescu, Dorin N. Poenaru und `F33f`_`[Walter Greiner`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Walter_Greiner]`_`f 1980 theoretisch vorhergesagt.`:cite-ref-1[`F5bf`_`[1`#cite-note-1]`_`f] H. J. Rose und George Arnold Jones erbrachten 1983 an der `F33f`_`[University of Oxford`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=University_of_Oxford]`_`f den ersten experimentellen Nachweis, der Anfang 1984 in der Zeitschrift `*`F33f`_`[Nature`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Nature]`_`f`* veröffentlicht wurde.`:cite-ref-2[`F5bf`_`[2`#cite-note-2]`_`f] Sie stellten fest, dass das `F33f`_`[Radiumisotop`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Radium]`_`f Radium-223 (ein Alpha-Strahler mit einer Halbwertszeit von 11,43 Tagen) unter Emission eines `F33f`_`[Kohlenstoff-14-Atomkerns`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Kohlenstoff]`_`f direkt zu `F33f`_`[Blei-209`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Blei]`_`f zerfallen kann:

88 223 R a → → 82 209 P b + 6 14 C {\\displaystyle \\mathrm {{}_{\\ 88}^{223}Ra\\to {}_{\\ 82}^{209}Pb+{}_{\\ 6}^{14}C} }

>>Art und Auftreten

Der Clusterzerfall wurde bisher nur bei einigen alphastrahlenden `F33f`_`[Radionukliden`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Radionuklid]`_`f mit `F33f`_`[Ordnungszahlen`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Ordnungszahl]`_`f ab 87 (`F33f`_`[Francium`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Francium]`_`f) beobachtet. Aufgrund dieses Auftretens von Cluster- und Alpha-Zerfall beim gleichen Nuklid spricht man bei den betroffenen Nukliden von einem `F33f`_`[dualen Kernzerfall`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Dualer_Kernzerfall]`_`f. Der Clusterzerfall kann kernphysikalisch als stark asymmetrische Kernspaltung verstanden werden.`:cite-ref-3[`F5bf`_`[3`#cite-note-3]`_`f] Der Name „Cluster“ (engl. `*cluster`*, etwa „Klumpen“) wurde gewählt, weil das emittierte Teilchen eine „Anhäufung“ von mehr als je zwei `F33f`_`[Protonen`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Proton]`_`f und `F33f`_`[Neutronen`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Neutron]`_`f ist.

Die Wahrscheinlichkeit für einen Clusterzerfall ist im Vergleich zum Alpha-Zerfall um den Faktor 109 bis 1016 geringer.`:cite-ref-4[`F5bf`_`[4`#cite-note-4]`_`f] Nach bisherigen Beobachtungen haben die emittierten Cluster eine Protonenanzahl zwischen 6 und 14. Die bevorzugt emittierten Cluster sind Kohlenstoff-14, Neon-24 und Magnesium-28. Auffallend oft sind die Zerfallsprodukte Kerne mit „`F33f`_`[magischen`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Magische_Zahl_(Physik)]`_`f“ Protonen- oder Neutronenzahlen, was zu einer erhöhten Stabilität führt. Im Fall der Tochterkerne sind es die Protonenzahl Z=92 (207…212Pb) und die Neutronenzahl N=126 (206Hg, 207Tl, 208Pb, 209Bi). Bei den Clustern sind es die Zahlen Z=8 (18O, 20O), N=8 (14C, 15N), N=20 (34Si) sowie die oft ebenfalls als magisch bezeichnete Zahlen Z=14 (32Si, 34Si) und N=14 (23F, 24Ne).

Die Ausstoßgeschwindigkeit des Clusters liegt zwischen 16000 und 22000 km/s, die Rückstoßgeschwindigkeit des Tochterkern zwischen 1100 und 3600 km/s.

Bei einigen Radionukliden sind bis zu vier Möglichkeiten des Clusterzerfalls beobachtet worden, beispielsweise drei bei dem in der Natur vorkommenden `F33f`_`[Uranisotop`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Uran]`_`f Uran-234: die Emission eines Neon-24-, eines Neon-26- oder eines Magnesium-28-Kerns.

|---|---|---|---|---|

| 92 234 U → 82 210 P b + 10 24 N e {\\displaystyle \\mathrm {{}_{\\ 92}^{234}U\\to {}_{\\ 82}^{210}Pb+{}_{10}^{24}Ne} } | 0,9·10 −9 | 60,485 | 0 20.866 | 0 0 2.390 |

| 92 234 U → 82 208 P b + 10 26 N e {\\displaystyle \\mathrm {{}_{\\ 92}^{234}U\\to {}_{\\ 82}^{208}Pb+{}_{10}^{26}Ne} } | 0,9·10 −9 | 60,776 | 0 20.024 | 0 0 2.503 |

| 92 234 U → 80 206 H g + 12 28 M g {\\displaystyle \\mathrm {{}_{\\ 92}^{234}U\\to {}_{\\ 80}^{206}Hg+{}_{12}^{28}Mg} } | 1,4·10 −9 | 74,225 | 0 21.222 | 0 0 2.884 |

| 92 234 U → 90 230 T h + α {\\displaystyle \\mathrm {{}_{\\ 92}^{234}U\\to {}_{\\ 90}^{230}Th+\\alpha } } | ≈100 | 0 4,859 | 0 16.567 | 000. 264 |

>>Experimentell nachgewiesene Clusterzerfälle

Die Tabellen geben eine Übersicht über experimentell nachgewiesene Clusterzerfälle.`:cite-ref-5[`F5bf`_`[5`#cite-note-5]`_`f]`:cite-ref-6[`F5bf`_`[6`#cite-note-6]`_`f]

| Tochterkern | Tochterkern | Tochterkern | 204 Hg | 205 Hg | 206 Hg | 207 Hg | 208 Hg | 207 Tl | 207 Pb | 208 Pb | 209 Pb | 210 Pb | 211 Pb | 212 Pb | 209 Bi | 211 Bi |

|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|

| Mutter- kern | 1 Z 1 | | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 | 81 | 82 | 82 | 82 | 82 | 82 | 82 | 83 | 83 |

| Mutter- kern | 1 Z 1 | N | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 | 126 | 125 | 126 | 127 | 128 | 129 | 130 | 126 | 128 |

| 221 Fr | 87 | 134 | | | | | | 14 C | | | | | | | | |

| 221 Ra | 88 | 133 | | | | | | | 14 C | | | | | | | |

| 222 Ra | 88 | 134 | | | | | | | | 14 C | | | | | | |

| 223 Ra | 88 | 135 | | | | | | | | | 14 C | | | | | |

| 224 Ra | 88 | 136 | | | | | | | | | | 14 C | | | | |

| 226 Ra | 88 | 138 | | | | | | | | | | | | 14 C | | |

| 223 Ac | 89 | 134 | | | | | | | | 15 N | | | | | 14 C | |

| 225 Ac | 89 | 136 | | | | | | | | | | | | | | 14 C |

| 226 Th | 90 | 136 | | | | | | | | 18 O | | | | | | |

| 228 Th | 90 | 138 | | | | | | | | 20 O | | | | | | |

| 230 Th | 90 | 140 | | | 24 Ne | | | | | | | | | | | |

| 232 Th | 90 | 142 | | | 26 Ne | | 24 Ne | | | | | | | | | |

| 231 Pa | 91 | 140 | | | | | | 24 Ne | | 23 F | | | | | | |

| 230 U | 92 | 138 | | | | | | | | 22 Ne | | | | | | |

| 232 U | 92 | 140 | 28 Mg | | | | | | | 24 Ne | | | | | | |

| 233 U | 92 | 141 | | 28 Mg | | | | | | 25 Ne | 24 Ne | | | | | |

| 234 U | 92 | 142 | | | 28 Mg | | | | | 26 Ne | | 24 Ne | | | | |

| 235 U | 92 | 143 | | | 29 Mg | 28 Mg | | | | | | 25 Ne | 24 Ne | | | |

| 236 U | 92 | 144 | | | 30 Mg | | 28 Mg | | | | | 26 Ne | | 24 Ne | | |

| 237 Np | 93 | 144 | | | | | | 30 Mg | | | | | | | | |

| 236 Pu | 94 | 142 | | | | | | | | 28 Mg | | | | | | |

| 238 Pu | 94 | 144 | | | 32 Si | | | | | 30 Mg | | 28 Mg | | | | |

| 240 Pu | 94 | 146 | | | 34 Si | | | | | | | | | | | |

| 241 Am | 95 | 146 | | | | | | 34 Si | | | | | | | | |

| 242 Cm | 96 | 146 | | | | | | | | 34 Si | | | | | | |

| Cluster-Zerfall | Magische Zahl(en) | E (MeV) | lg ⁡ T 1 / 2 s {\\displaystyle \\lg {\\frac {T_{1/2}}{\\mathrm {s} }}} |

|---|---|---|---|

| 221 Fr → 207 Tl + 14 C | N=126; N=8 | 31,292 | 14,52 |

| 221 Ra → 207 Pb + 14 C | Z=82; N=8 | 32,395 | 13,39 |

| 222 Ra → 208 Pb + 14 C | Z=82, N=126; N=8 | 33,049 | 11,01 |

| 223 Ra → 209 Pb + 14 C | Z=82; N=8 | 31,828 | 15,20 |

| 224 Ra → 210 Pb + 14 C | Z=82; N=8 | 30,535 | 15,68 |

| 226 Ra → 212 Pb + 14 C | Z=82; N=8 | 28,196 | 21,19 |

| 223 Ac → 209 Bi + 14 C | N=126; N=8 | 33,064 | 12,60 |

| 223 Ac → 208 Pb + 15 N | Z=82, N=126; N=8 | 39,473 | > 14,76 |

| 225 Ac → 211 Bi + 14 C | N=8 | 30,476 | 17,16 |

| 226 Th → 208 Pb + 18 O | Z=82, N=126; Z=8 | 45,726 | > 15,30 |

| 228 Th → 208 Pb + 20 O | Z=82, N=126; Z=8 | 44,722 | 20,72 |

| 230 Th → 206 Hg + 24 Ne | N=126; (N=14) | 57,761 | 24,61 |

| 232 Th → 208 Hg + 24 Ne | (N=14) | 54,509 | > 29,20 |

| 232 Th → 206 Hg + 26 Ne | N=126 | 55,964 | > 29,20 |

| 231 Pa → 208 Pb + 23 F | Z=82, N=126 | 51,843 | 26,02 |

| 231 Pa → 207 Tl + 24 Ne | N=126; (N=14) | 60,410 | 23,23 |

| 230 U → 208 Pb + 22 Ne | Z=82, N=126 | 61,387 | 19,57 |

| 232 U → 208 Pb + 24 Ne | Z=82, N=126; (N=14) | 62,309 | 21,08 |

| 232 U → 204 Hg + 28 Mg | — | 74,318 | > 22,26 |

| 233 U → 209 Pb + 24 Ne | Z=82; (N=14) | 60,485 | 24,83 |

| 233 U → 208 Pb + 25 Ne | Z=82, N=126 | 60,776 | 24,84 |

| 233 U → 205 Hg + 28 Mg | — | 74,225 | > 27,59 |

| 234 U → 210 Pb + 24 Ne | Z=82; (N=14) | 58,825 | 25,92 |

| 234 U → 208 Pb + 26 Ne | Z=82, N=126 | 59,464 | 25,92 |

| 234 U → 206 Hg + 28 Mg | N=126 | 74,110 | 27,54 |

| 235 U → 211 Pb + 24 Ne | Z=82; (N=14) | 57,362 | 27,42 |

| 235 U → 210 Pb + 25 Ne | Z=82 | 57,756 | 27,42 |

| 235 U → 207 Hg + 28 Mg | — | 72,158 | > 28,10 |

| 235 U → 206 Hg + 29 Mg | N=126 | 72,485 | > 28,09 |

| 236 U → 212 Pb + 24 Ne | Z=82; (N=14) | 55,944 | > 25,90 |

| 236 U → 210 Pb + 26 Ne | Z=82 | 56,744 | > 25,90 |

| 236 U → 208 Hg + 28 Mg | — | 70,564 | 27,58 |

| 236 U → 206 Hg + 30 Mg | N=126 | 72,303 | 27,58 |

| 237 Np → 207 Tl + 30 Mg | N=126 | 74,818 | > 26,93 |

| 236 Pu → 208 Pb + 28 Mg | Z=82, N=126 | 79,669 | 21,67 |

| 238 Pu → 210 Pb + 28 Mg | Z=82 | 75,911 | 25,70 |

| 238 Pu → 208 Pb + 30 Mg | Z=82, N=126 | 76,823 | 25,70 |

| 238 Pu → 206 Hg + 32 Si | N=126; (Z=14) | 76,823 | 25,70 |

| 240 Pu → 206 Hg + 34 Si | N=126; N=20, (Z=14) | 91,191 | 25,27 |

| 241 Am → 207 Tl + 34 Si | N=126; N=20, (Z=14) | 93,927 | > 24,41 |

| 242 Cm → 208 Pb + 34 Si | Z=82, N=126; N=20, (Z=14) | 96,510 | 23,15 |

Man beachte die Häufung bei „magischen“ Tochterkernen (Z=82, N=126) und Clustern (Z=8, N=8, N=14, N=20).

Die detaillierte Liste enthält folgende Angaben:

• beteiligte Kerne: Mutterkern → Tochterkern + Cluster,

• als Protonen- (`*Z`*) oder Neutronenzahl (`*N`*) der Zerfallsprodukte auftretende Magische Zahl(en),

• freigesetzte Energie `*E`* in `F33f`_`[MeV`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Elektronenvolt]`_`f, messbar als `F33f`_`[Massendefekt`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Massendefekt]`_`f E = ( m Mutterkern − − m Tochterkern − − m Cluster ) ⋅ ⋅ c 2 {\\displaystyle \\ \\ \\ E=(m_{\\text{Mutterkern}}-m_{\\text{Tochterkern}}-m_{\\text{Cluster}})\\cdot c^{2}} ,

• `F33f`_`[dekadischer Logarithmus`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Dekadischer_Logarithmus]`_`f der (fiktiven) `F33f`_`[partiellen Halbwertszeit`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Partielle_Halbwertszeit]`_`f in Sekunden: lg ⁡ ⁡ T 1 / 2 / s {\\displaystyle \\lg T_{1/2}\\,/\\,{\\mathrm {s} }} .

>>Literatur

• Christian Beck (Hrsg.): `*Clusters in Nuclei`*. Band 1 (= `*Lecture Notes in Physics.`* Band 818). Springer, 2010, ISBN 978-3-642-13898-0.

• Christian Beck (Hrsg.): `*Clusters in Nuclei`*. Band 2 (= `*Lecture Notes in Physics.`* Band 848). Springer, 2012, ISBN 978-3-642-24706-4.

• Doru S. Delion: `*Theory of Particle and Cluster Emission`*. (= `*Lecture Notes in Physics.`* Band 819). Springer, 2010, ISBN 978-3-642-14405-9.

>>Einzelnachweise

`:cite-note-1`!1.`! `F0af`_`[↑`#cite-ref-1]`_`f Aureliu Săndulescu, Dorin N. Poenaru, Walter Greiner: `*New type of decay of heavy nuclei intermediate between fission and a decay.`* In: `*Soviet Journal of Particles and Nuclei.`* Band 11, Nummer 6, 1980, S. 528–541 (= `*Fizika Elementarnykh Chastits i Atomnoya Yadra`*). Band 11, 1980, S. 1334 (online).

`:cite-note-2`!2.`! `F0af`_`[↑`#cite-ref-2]`_`f H. J. Rose, G. A. Jones: `*A new kind of natural radioactivity.`* In: `*Nature.`* Band 307, Nummer 5948, 19. Januar 1984, S. 245–247, doi:10.1038/307245a0.

`:cite-note-3`!3.`! `F0af`_`[↑`#cite-ref-3]`_`f K. Bethge, G. Walter. W. Wiedemann: `*Kernphysik.`* 2. Auflage. Springer 2001, ISBN 3-540-41444-4, S. 236.

`:cite-note-4`!4.`! `F0af`_`[↑`#cite-ref-4]`_`f K. H. Lieser: `*Nuclear and Radiochemistry.`* 2001, ISBN 3-527-30317-0, S. 67.

`:cite-note-5`!5.`! `F0af`_`[↑`#cite-ref-5]`_`f K. P. Santhosh, B. Priyanka, M. S. Unnikrishnan: `*Cluster decay half lives of trans-lead nuclei within the Coulomb and proximity potential model.`* In: `*Nuclear Physics A.`* Band 889, 2012, S. 29–50, doi:10.1016/j.nuclphysa.2012.07.002, `F33f`_`[arxiv`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=ArXiv]`_`f:1207.4384.

`:cite-note-6`!6.`! `F0af`_`[↑`#cite-ref-6]`_`f Attila Vértes, Sándor Nagy, Zoltán Klencsár, Rezso György Lovas (Hrsg.): `*Handbook of Nuclear Chemistry.`* Vol. 1: `*Basics of Nuclear Science.`* 2. Auflage. Springer, 2010, ISBN 978-1-4419-0719-6, S. 840–841.

>>Weblinks

• Literaturübersicht

• D. N. Poenaru, W. Greiner: `*Cluster radioactivity – past, present and future.`* Workshop on State of the Art in Nuclear Cluster Physics, May 13–16, 2008, Strasbourg (theory.nipne.ro PDF, 52 Seiten).

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