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Bei sehr schweren Kernen kann es passieren, dass sich der Kern spontan in zwei etwa gleichschwere Tochterkerne spaltet. Prinzipiell nimmt die Bindungsnergie pro Nukleon für Kerne schwerer als {}^{56}Fe mit der Kernmasse ab. Dies bedeutet, dass die Energieerhaltungs-Bedingung für den Zerfall M(A,Z) > M(A_1,Z_1) + M(A-A_1,Z-Z_1) bereits ab einer Ladung von Z \sim 40 erfüllt ist.

Für mittelschwere Kerne ist die Wahrscheinlichkeit, dass die effektive Potentialbarriere durchtunnelt wird, allerdings sehr klein. Die leichtesten Kerne, bei denen die Wahrscheinlichkeit für spontane Spaltung in die Größenordnung der Alpha-Zerfallsrate kommt sind Uranisotope.

Man kann durch eine simple Annahme abschätzen, ab welcher Ladungszahl Kerne instabil gegenüber spontaner Spaltung werden. Man untersucht dabei die Energiedifferenz, die eine elliptische Deformierung des anfangs kugelförmigen Kerns bewirkt. Da das Gesamtvolumen als konstant angenommen wird, ergeben sich die wichtigsten Beiträge aus der Veränderung der Oberflächenenergie, welche natürlich anwächst (Ellipsen-Oberfläche>Kugeloberfläche, wenn V=konst) und der Absenkung der Coulombabstoßung (durch einen größeren mittleren Abstand zwischen den Protonen im Kern).

Insgesamt findet man:

\Delta E \sim (2 a_s A^{2/3} - a_c Z^2 A^{-1/3})

Das Vorzeichen wechselt, wenn {Z^2 \over A } \ge {2a_s \over a_c} \approx 48 \Rightarrow Z> 114, A>270.

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