4.1. Eigenschaften von Atomkernen

Save this PDF as:
 WORD  PNG  TXT  JPG

Größe: px
Ab Seite anzeigen:

Download "4.1. Eigenschaften von Atomkernen"

Transkript

1 4.1. Eigenschaften von Atomkernen Historisches 1895 Entdeckung der Röntgenstrahlen 1896 Entdeckung der Radioaktivität durch Becquerel 1897 Entdeckung des Elektrons durch J.J. Thomson 1898 Isolierung von Radium (P.& M. Curie) Klassifizierung der Strahlungsarten (α,β,γ-strahlung) 1911 Streuexperimente von Rutherford 1913 Bohrsches Atommodell 1919 Erste Kernumwandlung durch Rutherford 1920er Quantenmechanik (Schrödinger, Bohr, Heisenberg, Dirac) 1930 Entwicklung von Teilchenbeschleunigern 1932 Entdeckung des Neutron durch Chatwick 1935 Beschreibung der Kernkraft als Austauschkraft (Yukawa) Grössenordnungen im Atom und Atomkern 227

2 1936 Entdeckung des Myons 1938 Erste Kernspaltung 1939 Korrekte Deutung der Kernspaltung (Meitner, Frisch) Erste Kernmodelle (Bohr, Wheeler) 1942 Erste kontrollierte Kettenreaktion (Fermi) 1945 Entwicklung der Atombombe 1950er Experimentelle Kernphysik mit Kernreaktoren, theoretische Beschreibung der Kernkräfte 1956 Theorie des β-zerfalls 1970er Experimentelle Kernphysik mit schweren Ionen Künstlerische Darstellung des Atomkerns Streuexperimente mit hochenergetischen Teilchen erbrachten Aufschluss über die Struktur des Atoms (und später auch) des Atomkerns. Auch der Atomkern ist kein elementares Teilchen, sondern besitzt eine innere Struktur! 228

3 Die Streuexperimente von E. Rutherford (1911): Atome haben einen schweren positiv geladenen Kern mit einem Radius von etwa einen fm = m Streuereignisse selbst bei grossen Winkeln! Experiment nach Geiger und Marsden 229

4 Zusammensetzung der Kerne Kerne sind nicht aus Elektronen und Protonen zusammengesetzt, (wie man zunächst dachte)! Es existieren weitere Kernteilchen (Nukleonen)! Entdeckung des Neutrons durch Chatwick (1932): Neutrale Teichen (Neutronen) können aus einer Protonen-haltigen Folie Protonen freisetzen. Diese können als geladene Teilchen ein Gas ionisieren. Das Neutron ist ein elektrisch neutrales Teilchen der Masse: 230

5 Bezeichnungen: Ordnungszahl, Atomladungszahl, Kernladungszahl oder Protonenzahl Neutronenzahl Massenzahl Z N A = Z + N Spezifische Kerne bezeichnet man als Nuklide. Nuklide mit gleicher Ordnungszahl Z aber unterschiedlicher Neutronenzahl N bezeichnet man als Isotope. Isotope des Wasserstoffs 231

6 Kernmassen Die Kernmassen werden in der Kernphysik oft in der Masseneinheit u gemessen. Die gemessene Masse von Kernen entspricht nicht der Summe der Massen ihrer Protonen und Kerne: Massendefekt Der Massendefekt kommt durch die Bindungsenergie zustande. Nach der Relativitätstheorie: und: Bindungsenergie Bindungsenergie pro Nukleon beträgt typischerweise 6-8 MeV 232

7 Kernmassen können im Massenspektrometer durch Ablenkung in elektrischen und magnetischen Feldern bestimmt werden: Besonders genau ist die relative Massenbestimmung Δm/m=10-4 und: Δm/m cal =10-8 (m cal = 12 C) Massenspektrometer 58 Fe Gemessene Bindungsenergie pro Nukleon. Der stabliste Kern ist Eisen. [aus Evans: Tipler Physik] 233

8 Kernradien Kerne haben eine kompakte (nahezu) kugelförmige Gestalt, man kann einen Kernradius bestimmen. Kernradius = einige Femtometer (fm); 1 fm = m somit Kerndichte: ρ = g/cm 3 Man erwartet eine Abhängigkeit der Form r = const. A 1/3 Experimentelle Methoden zur Bestimmung des Kernradius: Neutronenstreuung Potential der Kernkräfte Elektronenstreuung Coulombpotential der Protonen De Broglie-Wellenlänge von Streuelektronen Modell für die Ladungsverteilung im Kern (Fermi-Verteilung) 234

9 Gemessene Ladungsdichteverteilung verschiedener Kerne [aus Evans: The Atomic Nucleus] 235

10 Kernspin und Kernmomente Kerne können ebenfalls einen Spin und ein magnetisches Moment besitzen. Die magnetischen Momente sind deutlich kleiner als typische atomare Momente. Bohrsches Magneton Kernmagneton Die höheren elektrischen Momente (z.b. elektrische Qudrupolmomente) zeugen von deformierten Kernen. [aus Segre: Nuclei and particles] 236

11 4.2. Kernkraft und Radioaktivität Kernkraft Eigenschaften der Kernkraft: 1. Sehr starke Kraft (starke Wechselwirkung, ca mal stärker als die Coulomb- Wechselwirkung zwischen geladenen Teilchen) 2. Kurze Reichweite, Wirkung nur innerhalb eines Kerns 3. Unabhängigkeit vom Ladungszustand der Nukleonen; grosse Komplexität (wesentlich komplexer als die Coulombwechselwirkung) Wegen der kurzen Reichweite der Kernkräfte ist ein erstes einfaches Modell für das Kernpotential das Kastenpotential. V(r)=0 für r>r V(r)=-V 0 für r<=r Kastenpotential als Modell für das Kernpotential 237

12 Aufschlüsse über das Kernpotential erlangt man durch Streuexperimente, z.b. die Nukleon-Nukleon-Streuung Klassische Streuung von Teilchen an einem Potential (z.b. Potentialmulde) Quantenmechanische Streuung von Wellenfunktionen an Potentialbarrieren (z.b. Potentialtopf) Bemerkung: Die Nukleonen testen direkt die Nukleon-Nukleon-Wechselwirkung. Als Streuquellen können natürliche radioaktive Isotope oder Neutronen aus Kernreaktoren benutzt werden. 238

13 Beispiel für ein Experiment zur Nukleonenstreuung: Messung der Streuung (Intensität am Detektor) für verschiedene Targets (hier C-Kerne oder H-Kerne) in Abhängigkeit von der Neutronenenergie Gemessener Streuquerschnitts σ Einheit 1 barn (Scheunentor) = 100 fm 2 = m 2 [aus Enge: introduction to Nuclear Physics] 239

14 Es ergibt sich folgende Struktur der Kernkraft: 1. Der Hauptbeitrag ist eine Zentralkraft. 2. Es gibt eine Spin-abhängige Zentralkraft. 3. Es existieren nicht-zentrale Kräfte 4. Die Kernkraft ist (nahezu) lagungsunabhängig. Heutige Erkenntnis: Die Kraft zwischen den Nukleonen ist eine indirekte Wirkung (Austauschkraft), die auf der fundamentalen sogenannten starken Kernkraft beruht. Diese vermittelt auch den Zusammenhalt der Nukleonen, die aus weiteren (fundamentalen?) Elementarteilchen, den Quarks, zusammengesetzt sind. Künstlerische Darstellung der Zusammensetzung der Nukleonen [http://www.ep4.rub.de/imperia/md/content/ skripte/ws03-04/mediziener/43_lektion.pdf] udd Quarks im Neutron uud Quarks im Proton 240

15 Radioaktivität Neben stabilen Kernen existieren radioaktive Kerne, die spontan unter Aussendung von Teilchen (α-, β-strahlung) zerfallen. Dabei wandeln sich die Kerne um. Erste beobachtete Kernumwandlung (1934 Joliot/Curie): Dabei ist ΔE = MeV! Q-Wert der Kernreaktion Der Zerfall erfolgt nicht-deterministisch und folgt dem Gesetz: somit radioaktives Zerfallsgesetz Wichtige Grössen beim radioaktiven Zerfall: Zerfallskonstante [1/s]; Einheit Becquerel = 1 Zerfall/s Mittlere Lebensdauer [s] Halbwertszeit [s] 241

16 Zerfallsgesetz und Halbwertszeiten 242

17 Die Nuklidkarte Ein geeignetes Ordnungsschema für Nuklide ist die Anordnung in einer Matrix von Neuronenzahl N (Zeile) und Protonenzahl Z (Spalte). Eine solche Anordnung heisst Nuklidkarte. 243

18 Der α-zerfall Der α-zerfall ist die Umwandlung eines Atomkerns in einen anderen Atomkern unter Emission eines α-teilchens. Ein α-teilchen ist ein Heliumkern. Es ist also schematisch: Massenzahl α-zerfall Protonenzahl Neutronenzahl Anzahl der Protonen 234 Th 238 U Beispiel: Q = 4,25 MeV T 1/2 = 4,5x10 9 Jahre Anzahl der Neutronen 244

19 Der α-zerfall kann als quantenmechanisches Tunneln von a-teilchen durch die Potentialbarriere des Kernpotential verstanden werden. E V Coulomb 0 Tunneleffekt V Kern V tot r starke Kernkraft r α Atomkern Ladung = +Z e Je grösser die Energie der α-teilchen desto kleiner ist die Halbwertszeit! Beispiel einiger α-zerfälle 245

20 Der β-zerfall Der β-zerfall ist die Umwandlung eines Atomkerns in einen anderen Atomkern unter Emission eines β-teilchens. Ein β-teilchen ist ein Elektron e - oder ein Positron e +. β-zerfälle Beispiele: T 1/2 = 14,3 Tage T 1/2 = 12,7 Stunden Anzahl der Protonen 32 S 32 P Anzahl der Protonen 32 Cu 32 Ni Anzahl der Neutronen Anzahl der Neutronen 246

21 Beim β-zerfall beobachtet man ein kontinuierliches Energiespektrum: Energiespektrum der Elektronen aus dem β-zerfall von 210 Bi max. kinetische Energie [aus G. J. Neary, Proc. Phys. Soc. (London), A175, 71 (1940)] Um beim β-zerfall Energie- und Impulssatz erhalten zu können (es wurde ein kontinuierliches Energiespektrum der emittieren Teilchen gefunden!), wurde 1930 von Wolfgang Pauli das Neutrino ν postuliert. Es wurde 1953 von F. Reines und C.L. Cowan nachgewiesen. Das Neutrino wechselwirkt extrem schwach mit Materie. Eine Hauptquelle für Neutrinos sind leistungsstarke Kernreaktoren oder die Sonne. (In jeder Sekunde wird man von 4x10 11 Neutrinos von der Sonne durchdrungen.) 247

22 Auch in Supernovae (Explosion von Sternen) werden Neutrino-bursts freigesetzt. Detektion der Neutrinos der Supernova 1987a [Kamiokande] Supernova 1987a [D.F.Malin, Anglo-Australian Telescope Board, 1987 ] Detektion von Neutrinos durch Neutrinoeinfang: Gemessen wird die Vernichtungsstrahlung des Positrons und die gleichzeitige charakteristische γ-strahlung des Cd-Kerns. 248

23 Ein bedeutender Neutrino-Detektor ist der japanische Superkamiokande Detektor. Licht der von Neutrinos gestreuten geladenen Teilchen wird in einem mit 50,000 t Wasser gefüllten Detektor von 11,200 Photodetektoren detektiert. Blick in das Detektorvolumen Zerstörte Photomultiplier mach Kamiokande-Desaster 2001 [Kamioka Observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), The University of Tokyo] 249

24 Der γ-zerfall Der γ-zerfall ist der Übergang zwischen verschiedenen quantenmechanischen Zuständen im Atomkern. Es werden keine Teilchen, sondern hochenergetische elektromagnetische Strahlung (γ-strahlung) emittiert. Die Zustände eines Kerns können z.b. im Schalenmodell beschrieben werden. Schema möglicher Energiezustände im Atomkern Experimentelle Anordnung zur γ-spektroskopie Die Lebensdauern liegen zwischen 10-8 bis s. Energie der emittierten γ-strahlung: Energiedifferenz zweier Zustände kinetische Energie d. Rückstoss 250

25 Gemessenes γ-spektrum [aus: J. Gerl et al., Phys. Lett.120B, 83 (1983)] 251

26 Klassifizierung von radioaktiver Strahlung 252

27 Anwendung: Radiometrische Zeitmessung Die Halbwertszeit radioaktiver Nuklide kann als natürliche Uhr zur Bestimmung des Alters von verschiedenen Proben benutzt werden. Prinzip: Messung des Verhältnisses von radioaktivem Nuklid zu seinem Zerfallsprodukt Verwendet werden natürlich vorkommende radioaktive Nuklide. Das sind: Nuklide, die eine sehr lange Lebensdauer haben und deshalb noch heute strahlen. Nuklide, die durch hochenergetische Prozesse, z.b. durch kosmische Strahlung ständig neu erzeigt werden. Beispiel 1: T 1/2 = 1,25x10 9 Jahre Verhältnis von 40 K zu 40 Ar bestimmt das Alter von Gesteinsproben. Beispiel 2: Reaktion durch kosmische Strahlung i.d. Atmosphäre T 1/2 = 5730 Jahre 253

28 Bei der 14 C-Methode nutzt man aus, dass lebende Organismen ständig Kohlenstoff in Form von CO 2 mit der Umgebung austauschen. Das Verhältnis von 12 C/ 14 C bleibt konstant bis der Organismus stirbt. Danach nimmt die Konzentration von 14 C ab. Bereich der Alterbestimmung Jahre Datierung des Turiner Grabtuches (rechts) mit der Radiocarbon- Untersuchung auf

29 4.3. Kernmodelle Atomkerne sind komplexere Gebilde als Atome. Die theoretische Beschreibung von Kernen basiert daher auf verschiedenen Kernmodellen Das Tröpfchenmodell Manche Eigenschaften von Kernen ähneln denen von makroskopischer kondensierter Materie. C.F. von Weizsäcker entwickelte 1935 das Tröpfchenmodell. Nach diesem Modell tragen 5 Terme zur Bindungsenergie B in Atomkernen bei: 1. Volumenenergie Kondensationsenergie beim Vereinigen der Kerne 2. Oberflächenenergie Nukleonen an Oberfläche sind schwächer gebunden 3. Coulombenergie Coulombabstossung der Protonen 255

30 4. Asymmetrieenergie Die Bindungsenergie wird verringert, wenn Z ungleich N 5. gg-kern ug, gu-kern uu-kern Paarungsenergie Kerne mit Paaren von Neutronen und Protonen sind stabiler! Mit allen Beiträgen ergibt sich die von Weizsäckersche Massenformel: Die obere Zeile zählt die Massen von Protonen und Neutronen, die untere Zeile ist der Massendefekt aufgrund der Bindungsenergie. 256

31 Mit der Massenformel lassen sich Abschätzungen über die Stabilität von Kernen geben. Stabilität in einer Isobarenreihe (A=konstant) Für isobare Kerne hat die Massenformel die Form: Parabel mit Koeffizienten c 1 und c 2 Stabilität von isobaren Kernen (A=ungerade) Stabilität von isobaren Kernen unter Berücksichtigung der Paarungsenergie: Stabilität mehrerer gg-kerne; Instabilität der uu-kerne 257

32 Protonenzahl des stabilsten Kerns in einer Isobarenreihe Die Stabilitätsbedingung in einer Isobarenreihe ist: Dies führt mit zunehmender Massenzahl zu einer Bevorzugung einer grösseren Neutronenzahl. Weitere Voraussagen der Massenformel sind über die Bedingung für den α-zerfall und die spontane symmetrische Kernspaltung möglich. Lehrbücher der Kernphysik 258

33 Das Schalenmodell Das Schalenmodell geht von einem kastenförmigen Kernpotential aus, das ähnlich wie beim Coulombpotential der Atome sukzessive mit Nukleonen gefüllt wird. Kastenpotential im Schalenmodell. Wegen der Coulombabstossung sind die Protonen schwächer gebunden. In diesem Modell können insbesondere die γ-spektren als Zerfälle von angeregten Kernzuständen erklärt werden. Ähnlich wie bei Edelgasen erweisen sich Kerne mit abgeschlossenen Schalen als besonders stabil. 259

34 Die Nukleonenzahlen für abgeschlossene Schalen (jeweils für Protonen oder Neutronen) heissen magische Zahlen. magische Zahlen: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126,... Kerne mit magischen Zahlen sowohl für Neutronen (N) als auch fürprotonen (Z) heissen doppelt magisch. Beispiele: 18 O(Z=8) 40 Ca(Z=20,N=20) 208 Pb(Z=82,N=126) Ein besonders stabiler doppelt magischer Kern ist das α-teilchen: 4 He(Z=2,N=2) 16 O im Schalenmodell 260

35 4.4. Kernreaktionen Allgemeines zu Kernreaktionen Die heute noch vorkommenden radioaktiven Isotope sind die langlebigsten der bei der Synthese der Elemente (vor 15x10 9 Jahren) erzeugten Isotope. α-zerfallsreihen Weitere natürliche radioaktive Isotope sind: β-zerfall: 40 K, 87 Rb, 187 Re, 14 C, 90 Sr, 137 Cs Die Isotope zerfallen über z.t. verzweigte Kaskaden von Zerfällen (α-, β-, γ-zerfälle, Spaltung,...) bis hin zu einem stabilen Kern. 261

36 Beispiel: Zerfallsreihe von 238 U 262

37 Beispiel: Zerfallsreihe von 232 Th 263

38 Kernspaltung Kernreaktionen können auch künstlich durch Beschuss von Kernen mit (hochenergetischen) Teilchen ausgelöst werden. Eine solche Reaktion beschreibt man typischerweise: Target Projektil Endkern Ejektil Abkürzende Schreibweise: Eine besonders überraschende Reaktion wurde in den späten 1930ern von O. Hahn, F. Strassmann und L. Meitner beobachtet. Befund: Der Beschuss von Uransalzen mit thermischen Neutronen liefert Spaltprodukte mit überraschend kleiner Massenzahl! O. Hahn L. Meitner 264

39 Massenverteilung der Spaltprodukte nach Beschuss von 235 U mit thermischen Neutronen [aus Tipler Physik] 1939 konnte L. Meitner zusammen mit O. Frisch die korrekte Deutung des Prozesses als Kernspaltung (s. rechts) geben. 265

40 Der Prozess ist der folgende: 1. Absorption eines Neutron durch 235 U 2. Spaltung des hochangeregten 236 U unter Emission von 2 Neutronen 3. Zerfall der Spaltprodukte 140 Xe und 94 Sr. Spaltung von 235 U weitere Zerfallsreihen Freiwerdene Energie pro Spaltvorgang (Massendefekt): Bohr und Wheeler konnten die Kernspaltung im Tröpfchenmodell beschreiben. t Deformation, Abschnürung und Spaltung eines Kerns 266

41 Die potentielle Energie beim Spaltungsprozess weist ähnlich wie beim α-zerfall eine Barriere auf, durch die bei Energieanhebung (Absorption eines Neutrons) getunnelt werden kann. Potentielle Energie des Kerns in Abhängigkeit der Kerndeformation Kernmasse als Funktion der Massenzahl Schwere Kerne haben die Tendenz zur Spaltung, leichte Kerne haben die Tendenz zur Fusion. 267

42 Bei jedem Spaltprozess werden mehrere Neutronen frei. Kettenreaktion 268

43 Kernenergie Kernreaktionen können zur Energiegewinnung genutzt werden, wenn leichte Kerne verschmelzen (Fusion) oder schwere Kerne sich spalten (fission). Energiegewinn bei elektronischen Prozessen (Verbrennung): einige ev Energiegewinn bei Kernumwandlung (Fusion, Fission): einige MeV Kernfusion Kernspaltung 269

44 Kontrollierte Kernspaltung Für die Aufrechterhaltung einer kontrollierten Kettenreaktion in einem Kernkraftwerk sind drei Probleme zu lösen: 1. Neutronenverlust Neutronen können den Reaktor verlassen, bevor sie erneut eingefangen werden. Eine kugel- (oder würfel-)förmige Anordnung des Reaktorkerns minimiert den Verlust (Verhältnis Oberfäche/Volumen). 2. Energiereiche Neutronen Die erzeugten Neutronen haben mit im Mittel 2 MeV eine zu grosse Energie für den erneuten Einfang (thermisch = 0.04 ev). Ein Moderator (z.b Wasser) reduziert die Energie der Neutronen durch Stösse. 3. Neutroneneinfang In einem Energiebereich von ev werden Neutronen von 238 U effektiv eingefangen (ohne dies zu spalten). Sie stehen dann nicht mehr für die Spaltung von 235 U zur Verfügung. Eine separierte räumliche Anordnung von Brennstäben und Moderatorvolumina minimiert dieses Problem. Die Kettenreaktion ist kontrolliert, wenn der Multiplikationsfaktor = 1 ist Multiplikationsfaktor = (anfängl. Anzahl der Neutronen)/(Anzahl der Neutronen nach einem Zyklus) 270

45 Multiplikationsfaktor = 1 kritisch Multiplikationsfaktor > 1 überkritisch Multiplikationsfaktor < 1 unterkritisch Der Multiplikationsfaktor kann durch Kontrollstäbe, die Neutronen einfangen, (z.b. Cd) eingestellt werden. Neutronenbilanz in einem Reaktor Neutronenbilanz in einem Kernreaktor [aus: Halliday Physik] Prinzipieller Aufbau eines Kernkraftwerks 271

46 272

47 Kernfusion Die natürliche Kernfusion (Verschmelzung von Wassertoff zu Helium) ist der Energielieferant für die Sonne (Leistung 4x10 26 W). Unter extrem hohen Druck läuft folgender Prozess ab: Energiegewinn ΔQ= 26,7 MeV Kernfusionsprozess in der Sonne (stark vereinfacht) Ist der Brennstoff Wasserstoff verbraucht so laufen weitere Kernfusionsreaktionen ab, die immer schwerere Kerne als Endprodukt haben (z.b. He C). Elementsynthese in der Sonne. 273

48 Die kontrollierte Kernfusion unter terrestrischen Bedingungen ist ein Ziel der Fusionsforschung. Folgende Reaktionen sollen i. e. magnetisch im Vakuum eingeschlossenen Plasma ablaufen: Drei Bedingungen sind zu realisieren: 1. Hohe Teilchendichte n 2. Hohe Plasmatemperatur T 3. Lange Einschlusszeit τ Im rentablen Betrieb eines thermonuklearen Reaktors muss das Lawson-Kriterium gelten: rechts: geplanter Fusionsreaktor Wendelstein des MPI Greifswald 274

49 Schematischer Aufbau eines Tokamak-Fusionsreaktors [aus: Tipler Physik] 275

50 Unkontrollierte Kernspaltung Das Potential der nuklearen Kettenreaktion als Waffe mit millionenfach erhöhter Sprengkraft (Megatonnen TNT Äquivalent) wurde rasch erkannt. Im Manhattan Projekt wurde ab 1942 die Entwicklung einer Atombombe unter der wissenschaftlichen Leitung von R. Oppenheimer betrieben. [s.auch R. Rhodes, The making of the atomic bomb] Der erste Test erfolgte 1945 (trinity) ebenso der erste Einsatz (little boy, fat man) 1952 folgt die erste Wasserstoffbombe. Wasserstoffbombe (Eniwetok Atoll, 1952) J. R. Oppenheimer 276

15 Kernphysik Physik für E-Techniker. 15 Kernphysik

15 Kernphysik Physik für E-Techniker. 15 Kernphysik 15 Kernphysik 15.1 Der Atomkern 15.2 Kernspin 15.3 Radioaktivität 15.4 Zerfallsgesetz radioaktiver Kerne 15.5 Kernprozesse 15.5.1 Kernfusion 15.5.2 Kernspaltung 15.5.3 Kettenreaktion 15. Kernphysik 15.

Mehr

15 Kernphysik Der Atomkern 15.2 Kernspin 15.3 Radioaktivität 15.4 Zerfallsgesetz radioaktiver Kerne

15 Kernphysik Der Atomkern 15.2 Kernspin 15.3 Radioaktivität 15.4 Zerfallsgesetz radioaktiver Kerne Inhalt 15 Kernphysik 15.1 Der Atomkern 15.2 Kernspin 15.3 Radioaktivität 15.4 Zerfallsgesetz radioaktiver Kerne 15.5 Kernprozesse 15.5.1 Kernfusion 15.5.2 Kernspaltung 15.5.3 Kettenreaktion Der Atomkern

Mehr

41. Kerne. 33. Lektion Kerne

41. Kerne. 33. Lektion Kerne 41. Kerne 33. Lektion Kerne Lernziel: Kerne bestehen aus Protonen und Neutronen, die mit starken, ladungsunabhängigen und kurzreichweitigen Kräften zusammengehalten werden Begriffe Protonen, Neutronen

Mehr

Globale Eigenschaften der Kerne

Globale Eigenschaften der Kerne Kerne und Teilchen Moderne Experimentalphysik III Vorlesung MICHAEL FEINDT INSTITUT FÜR EXPERIMENTELLE KERNPHYSIK Globale Eigenschaften der Kerne KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales

Mehr

41. Kerne. 34. Lektion. Kernzerfälle

41. Kerne. 34. Lektion. Kernzerfälle 41. Kerne 34. Lektion Kernzerfälle Lernziel: Stabilität von Kernen ist an das Verhältnis von Protonen zu Neutronen geknüpft. Zu viele oder zu wenige Neutronen führen zum spontanen Zerfall. Begriffe Stabilität

Mehr

Kernmodell der Quantenphysik

Kernmodell der Quantenphysik M. Jakob Gymnasium Pegnitz 10. Dezember 2014 Inhaltsverzeichnis In diesem Abschnitt 1.1 Aufbau 1.2 Starke Wechselwirkungen Aufbau Tröpfchenmodell Atomkerns Wesentliche Eigenschaften von n können im Tröpfchenmodell

Mehr

5. Kernzerfälle und Kernspaltung

5. Kernzerfälle und Kernspaltung 5. Kernzerfälle und Kernspaltung 1. Zerfallsgesetz 2. α Zerfall 3. Kernspaltung 4. ß Zerfall 5. γ Zerfall 1 5.1 Das Zerfallsgesetz 2 Mittlere Lebensdauer und Linienbreite 3 Mehrere Zerfallskanäle 4 Zerfallsketten

Mehr

Physik für Mediziner Radioaktivität

Physik für Mediziner  Radioaktivität Physik für Mediziner http://www.mh-hannover.de/physik.html Radioaktivität Peter-Alexander Kovermann Institut für Neurophysiologie Kovermann.peter@mh-hannover.de Der Aufbau von Atomen 0-5 - 0-4 m 0-0 -4

Mehr

Experimentalphysik Modul PH-EP4 / PH-DP-EP4

Experimentalphysik Modul PH-EP4 / PH-DP-EP4 10 Kernphysik Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowissenschaften Experimentalphysik Modul PH-EP4 / PH-DP-EP4 Script für Vorlesung 29. Juni 2009 Nachdem in den vorangegangenen Kapiteln die Moleküle

Mehr

11. Kernzerfälle und Kernspaltung

11. Kernzerfälle und Kernspaltung 11. Kernzerfälle und Kernspaltung 1. Zerfallsgesetz 2. α Zerfall 3. Kernspaltung 4. ß Zerfall 5. γ - Zerfall 1 11.1 Das Zerfallsgesetz 2 Zerfallsketten 3 4 11.2 α-zerfall Abspaltung eines 4 He Kerns 5

Mehr

Lernziele zu Radioaktivität 1. Radioaktive Strahlung. Entdeckung der Radioaktivität. Entdeckung der Radioaktivität

Lernziele zu Radioaktivität 1. Radioaktive Strahlung. Entdeckung der Radioaktivität. Entdeckung der Radioaktivität Radioaktive Strahlung Entstehung Nutzen Gefahren du weisst, Lernziele zu Radioaktivität 1 dass Elementarteilchen nur bedingt «elementar» sind. welche unterschiedlichen Arten von radioaktiven Strahlungen

Mehr

Elektronen, Protonen und Neutronen haben folgende Eigenschaften, die in Tabelle 2.1 wiedergegeben sind:

Elektronen, Protonen und Neutronen haben folgende Eigenschaften, die in Tabelle 2.1 wiedergegeben sind: Aufbau der Atome.1 Elektronen, Protonen, Neutronen, Isotope Atome bestehen aus Elektronen, die die Atomhülle bilden, sowie den im Kern vereinigten Protonen und Neutronen. Die elektromagnetischen Wechselwirkungen

Mehr

Radioaktivität. den 7 Oktober Dr. Emőke Bódis

Radioaktivität. den 7 Oktober Dr. Emőke Bódis Radioaktivität den 7 Oktober 2016 Dr. Emőke Bódis Prüfungsfrage Die Eigenschaften und Entstehung der radioaktiver Strahlungen: Alpha- Beta- und Gamma- Strahlungen. Aktivität. Zerfallgesetz. Halbwertzeit.

Mehr

9. Kernphysik 9.1. Zusammensetzung der Atomkerne

9. Kernphysik 9.1. Zusammensetzung der Atomkerne Prof. Dieter Suter Physik B2 SS 01 9. Kernphysik 9.1. Zusammensetzung der Atomkerne 9.1.1. Nukelonen Die Atomkerne bestehen aus Protonen und Neutronen. Die Zahl der Nukleonen wird durch die Massenzahl

Mehr

Einführung in die Physik II für Studierende der Naturwissenschaften und Zahnheilkunde. Sommersemester VL #47 am

Einführung in die Physik II für Studierende der Naturwissenschaften und Zahnheilkunde. Sommersemester VL #47 am Einführung in die Physik II für Studierende der Naturwissenschaften und Zahnheilkunde Sommersemester 007 VL #47 am 0.07.007 Vladimir Dyakonov Kernphysik 1 Zusammensetzung von Kernen Atomkerne bestehen

Mehr

Kernphysik II Kernstruktur & Kernreaktionen Nuclear Structure & Reactions

Kernphysik II Kernstruktur & Kernreaktionen Nuclear Structure & Reactions Kernphysik II Kernstruktur & Kernreaktionen Nuclear Structure & Reactions Dozent: Prof. Dr. P. Reiter Ort: Seminarraum Institut für Kernphysik Zeit: Montag 14:00 14:45 Mittwoch 16:00 17:30 Kernphysik II

Mehr

Struktur des Atomkerns

Struktur des Atomkerns Struktur des Atomkerns den 6 Oktober 2016 Dr. Emőke Bódis Prüfungsfrage Die Struktur des Atomkerns. Die Eigenschaften des Kernkraftes. Bindungsenergie. Massendefekt. Tröpfchenmodell und Schallmodell. Magische

Mehr

27. Vorlesung EP V. STRAHLUNG, ATOME, KERNE

27. Vorlesung EP V. STRAHLUNG, ATOME, KERNE 27. Vorlesung EP V. STRAHLUNG, ATOME, KERNE 28. Atomphysik, Röntgenstrahlung (Fortsetzung: Röntgenröhre, Röntgenabsorption) 29. Atomkerne, Radioaktivität (Nuklidkarte, α-, β-, γ-aktivität, Dosimetrie)

Mehr

Masse etwa 1 u = e-27 kg = MeV/c^2. Neutron (Entdeckung 1932 James Chadwick)

Masse etwa 1 u = e-27 kg = MeV/c^2. Neutron (Entdeckung 1932 James Chadwick) Masse etwa 1 u = 1.6605e-27 kg = 931.5 MeV/c^2 Neutron (Entdeckung 1932 James Chadwick) Kraft Reichweite (cm) Stärke bei 10 13 cm im Vergleich zu starker Kraft Gravitation unendlich 10 38 elektrische Kraft

Mehr

Kernchemie und Kernreaktionen

Kernchemie und Kernreaktionen Kernchemie und Kernreaktionen Die Kernchemie befaßt sich mit der Herstellung, Analyse und chemische Abtrennung von Radionukliden. Weiterhin werden ihre Methoden in der Umweltanalytik verwendet. Radioaktive

Mehr

Kernphysik I. Grundlegende Eigenschaften der Atomkerne: Bindungs-, Separationsenergie Massenmessungen Weizsäcker Massenformel

Kernphysik I. Grundlegende Eigenschaften der Atomkerne: Bindungs-, Separationsenergie Massenmessungen Weizsäcker Massenformel Kernphysik I Grundlegende Eigenschaften der Atomkerne: Bindungs-, Separationsenergie Massenmessungen Weizsäcker Massenformel Massendefekt und Bindungsenergie Kerne sind die einzigen gebundenen Systeme,

Mehr

Dieter Suter Physik B3

Dieter Suter Physik B3 Dieter Suter - 426 - Physik B3 9.3 Kernenergie Kernenergie ist eine interessante Möglichkeit, nutzbare Energie zu gewinnen. Das kann man sehen wenn man vergleicht, wie viel Energie in 1 kg unterschiedlicher

Mehr

2) Kernstabilität und radioaktive Strahlung (2)

2) Kernstabilität und radioaktive Strahlung (2) 2) Kernstabilität und radioaktive Strahlung (2) Periodensystem der Elemente vs. Nuklidkarte ca. 115 unterschiedliche chemische Elemente Periodensystem der Elemente 7 2) Kernstabilität und radioaktive Strahlung

Mehr

(in)stabile Kerne & Radioaktivität

(in)stabile Kerne & Radioaktivität Übersicht (in)stabile Kerne & Radioaktivität Zerfallsgesetz Natürliche und künstliche Radioaktivität Einteilung der natürlichen Radionuklide Zerfallsreihen Zerfallsarten Untersuchung der Strahlungsarten

Mehr

Kernmodelle! Inhalt: Kernradien Bindungenergien MassenbesFmmung Tröpfchenmodell Fermigas Model Kernspin und magnefsches Moment Schalenmodell

Kernmodelle! Inhalt: Kernradien Bindungenergien MassenbesFmmung Tröpfchenmodell Fermigas Model Kernspin und magnefsches Moment Schalenmodell Inhalt: Kernradien Bindungenergien MassenbesFmmung Tröpfchenmodell Fermigas Model Kernspin und magnefsches Moment Schalenmodell Kernmodelle! Kerne sind zusammengesetzte Systeme aus Protonen und Neutronen:

Mehr

Einführung in die Kernphysik von Harry Friedmann

Einführung in die Kernphysik von Harry Friedmann Einführung in die Kernphysik von Harry Friedmann Inhaltsverzeichnis Vorwort... 5 1 Entdeckung der Radioaktivität, natürliche Radioaktivität... 7 1.1 Entdeckung... 7 1.2 Natürliche Radioaktivität... 8

Mehr

Kernphysik I. Grundlegende Eigenschaften der Atomkerne: Bindungs-, Separationsenergie Massenmessungen Weizsäcker Massenformel

Kernphysik I. Grundlegende Eigenschaften der Atomkerne: Bindungs-, Separationsenergie Massenmessungen Weizsäcker Massenformel Kernphysik I Grundlegende Eigenschaften der Atomkerne: Bindungs-, Separationsenergie Massenmessungen Weizsäcker Massenformel Massendefekt und Bindungsenergie Kerne sind die einzigen gebundenen Systeme,

Mehr

Klausur -Informationen

Klausur -Informationen Klausur -Informationen Datum: 4.2.2009 Uhrzeit und Ort : 11 25 im großen Physikhörsaal (Tiermediziner) 12 25 ibidem Empore links (Nachzügler Tiermedizin, bitte bei Aufsichtsperson Ankunft melden) 11 25

Mehr

Hauptseminar Quantenmechanisches Tunneln WS 2010/2011. Thema: Tunneln durch einfache Potentialbarrieren und Alphazerfall

Hauptseminar Quantenmechanisches Tunneln WS 2010/2011. Thema: Tunneln durch einfache Potentialbarrieren und Alphazerfall Hauptseminar Quantenmechanisches Tunneln WS 2010/2011 Thema: Tunneln durch einfache Potentialbarrieren und Alphazerfall Torben Kloss, Manuel Heinzmann Gliederung Was ist tunneln? Tunneln durch ein beliebiges

Mehr

Moderne Experimentalphysik III: Kerne und Teilchen (Physik VI)

Moderne Experimentalphysik III: Kerne und Teilchen (Physik VI) Moderne Experimentalphysik III: Kerne und Teilchen (Physik VI) Günter Quast, Roger Wolf, Pablo Goldenzweig 08. Juni 2017 INSTITUTE OF EXPERIMENTAL PARTICLE PHYSICS (IEKP) PHYSICS FACULTY KIT University

Mehr

Heute Einführung: Gegenstand der Kernphysik Historisches Literatur

Heute Einführung: Gegenstand der Kernphysik Historisches Literatur Kernphysik I Vorlesung Physik VI (Kernphysik I) 3 Stunden: Di. 12:00-13:30, Fr. 9:00-9:45 im Hörsaal III der Physikalischen Institute Dozent: Prof. P. Reiter Heute Einführung: Gegenstand der Kernphysik

Mehr

Radioaktivität und Strahlenschutz. FOS: Kernumwandlungen und Radioaktivität

Radioaktivität und Strahlenschutz. FOS: Kernumwandlungen und Radioaktivität R. Brinkmann http://brinkmann-du.de Seite 25..23 -, Beta- und Gammastrahlen Radioaktivität und Strahlenschutz FOS: Kernumwandlungen und Radioaktivität Bestimmte Nuklide haben die Eigenschaft, sich von

Mehr

Kapitel 3: Kernstruktur des Atoms. Kathodenstrahlrohr: 3.1 Durchgang von Elektronen durch Materie

Kapitel 3: Kernstruktur des Atoms. Kathodenstrahlrohr: 3.1 Durchgang von Elektronen durch Materie 03. Kernstruktur Page 1 Kapitel 3: Kernstruktur des Atoms Kathodenstrahlrohr: 3.1 Durchgang von Elektronen durch Materie Elektronen erzeugt im Kathodenstrahlrohr wechselwirken mit Gasatomen im Rohr. Elektronen

Mehr

r 2 /R 2 eine sehr gute Näherung. Dabei hängen die Parameter wie folgt von Massen- und Ladungszahl ab.

r 2 /R 2 eine sehr gute Näherung. Dabei hängen die Parameter wie folgt von Massen- und Ladungszahl ab. I.. Dichteverteilungen von Atomkernen I.. a Ladungsdichteverteilung Zur Beschreibung eines ausgedehnten elektrisch geladenen Bereichs, insbesondere eines Atomkerns, ist mehr als seine Gesamtladung Q erforderlich.

Mehr

Klausurinformation. Sie dürfen nicht verwenden: Handy, Palm, Laptop u.ae. Weisses Papier, Stifte etc. Proviant, aber keine heiße Suppe u.dgl.

Klausurinformation. Sie dürfen nicht verwenden: Handy, Palm, Laptop u.ae. Weisses Papier, Stifte etc. Proviant, aber keine heiße Suppe u.dgl. Klausurinformation Zeit: Mittwoch, 3.Februar, 12:00, Dauer :90 Minuten Ort: Veterinärmediziner: Großer Phys. Hörsaal ( = Hörsaal der Vorlesung) Geowissenschaftler u.a.: Raum A140, Hauptgebäude 1. Stock,

Mehr

Kapitel 5. Kernmodelle. 5.1 Tröpfchenmodell

Kapitel 5. Kernmodelle. 5.1 Tröpfchenmodell Kapitel 5 Kernmodelle Da Atomkerne Vielteilchensysteme sind, kann man sie praktisch nicht mit analytischen Methoden berechnen, und ist deshalb auf Modelle angewiessen. Die wichtigsten gängigen Kernmodelle

Mehr

Kernreaktionen. d + 2 H 3 He + n, Q= 3.26MeV d + 3 H 4 He + n, Q= 17.6MeV Quellstärke /s mit keV Deuteronen Energieabhängigkeit

Kernreaktionen. d + 2 H 3 He + n, Q= 3.26MeV d + 3 H 4 He + n, Q= 17.6MeV Quellstärke /s mit keV Deuteronen Energieabhängigkeit Kernreaktionen d + 2 H 3 He + n, Q= 3.26MeV d + 3 H 4 He + n, Q= 17.6MeV Quellstärke 10 10 /s mit 100-300keV Deuteronen Energieabhängigkeit 4 E n = E d + 2 (2 E d E n ) 1/2 cos(θ) + 3Q E d = 300 kev Emission

Mehr

Markus Drapalik. Universität für Bodenkultur Wien Institut für Sicherheits- und Risikowissenschaften

Markus Drapalik. Universität für Bodenkultur Wien Institut für Sicherheits- und Risikowissenschaften Praxisseminar Strahlenschutz Teil 2: Ionisierende Strahlung Markus Drapalik 14.03.2013 26.03.2013 Praxisseminar Strahlenschutz Teil 2: Ionisierende Strahlung 1 1 Inhalt Aufbau des Atoms Atomarer Zerfall

Mehr

Radioaktivität und Radiochemie. Dr. Udo Gerstmann

Radioaktivität und Radiochemie. Dr. Udo Gerstmann Wintersemester 2011/2012 Radioaktivität und Radiochemie 20.10.2011 Dr. Udo Gerstmann Bundesamt für Strahlenschutz ugerstmann@bfs.de & gerstmann@gmx.de 089-31603-2430 Vorlesungsinhalte 1. Radioaktivität

Mehr

Das Neutron. Eigenschaften des Neutrons m n = 1.001m p m i = m g ± 10 4 τ n = ± 0.8 s

Das Neutron. Eigenschaften des Neutrons m n = 1.001m p m i = m g ± 10 4 τ n = ± 0.8 s Vorlesung Fundamentale Experimente mit ultrakalten Neutronen (FundExpUCN) Die Entdeckung des Neutrons Fundamentale Eigenschaften des Neutrons Reaktorphysik und Erzeugung von Neutronen Spallationsneutronenquellen

Mehr

Moderne Experimentalphysik III: Kerne und Teilchen (Physik VI)

Moderne Experimentalphysik III: Kerne und Teilchen (Physik VI) Moderne Experimentalphysik III: Kerne und Teilchen (Physik VI) Günter Quast, Roger Wolf, Pablo Goldenzweig 06. Juni 2017 INSTITUTE OF EXPERIMENTAL PARTICLE PHYSICS (IEKP) PHYSICS FACULTY KIT University

Mehr

Allgemeine Chemie. Der Atombau

Allgemeine Chemie. Der Atombau Allgemeine Chemie Der Atombau Dirk Broßke Berlin, Dezember 2005 1 1. Atombau 1.1. Der Atomare Aufbau der Materie 1.1.1. Der Elementbegriff Materie besteht aus... # 6.Jh.v.Chr. Empedokles: Erde, Wasser,

Mehr

42. Radioaktivität. 35. Lektion Radioaktivität

42. Radioaktivität. 35. Lektion Radioaktivität 42. Radioaktivität 35. Lektion Radioaktivität Lernziel: Unstabile Kerne zerfallen unter Emission von α, β, oder γ Strahlung Begriffe Begriffe Radioaktiver Zerfall ktivität Natürliche Radioaktivität Künstliche

Mehr

Wiederholung: Spaltung und Fusion

Wiederholung: Spaltung und Fusion Wiederholung: Spaltung und Fusion Tröpfchenmodell: Stabilste Kerne liegen im Bereich A~60 Große Energiemenge kann bei der Spaltung eines schweren Kernes in zwei mittelschwere Kerne und bei der Fusion von

Mehr

Radioaktiver Zerfall des Atomkernes: α-zerfall

Radioaktiver Zerfall des Atomkernes: α-zerfall Radioaktiver Zerfall des Atomkernes: α-zerfall Schwere Atomkerne (hohes Z, hohes N) sind instabil gegen spontanen Zerfall. Die mögliche Emission einzelner Protonen oder einzelner Neutronen ist nicht häufig.

Mehr

Vorlesung Kern- und Teilchenphysik WS12/ November 2012

Vorlesung Kern- und Teilchenphysik WS12/ November 2012 Vorlesung Kern- und Teilchenphysik WS12/13 30. November 2012 0 Vorlesung Übersicht Film: CERN-Experimente CMS und LHCb Grundlagen Kernphysik 1. Historische Entwicklung 2. Aufbau und Eigenschaften von Kernen

Mehr

Radioaktiver Zerfall Strahlung Nukliderzeugung. Nukliderzeugung

Radioaktiver Zerfall Strahlung Nukliderzeugung. Nukliderzeugung Radioaktiver Zerfall Strahlung Nukliderzeugung Wiederholung: Struktur der Materie Radioaktivität Nuklidkarte, Nuklide Zerfallsarten Strahlung Aktivität Nukliderzeugung Was ist Radioaktivität? Eigenschaft

Mehr

Thema heute: Aufbau der Materie: Das Bohr sche Atommodell

Thema heute: Aufbau der Materie: Das Bohr sche Atommodell Wiederholung der letzten Vorlesungsstunde: Erste Atommodelle, Dalton Thomson, Rutherford, Atombau, Coulomb-Gesetz, Proton, Elektron, Neutron, weitere Elementarteilchen, atomare Masseneinheit u, 118 bekannte

Mehr

Heute Einführung: Gegenstand der Kernphysik Begriffe und Nomenklatur Historisches

Heute Einführung: Gegenstand der Kernphysik Begriffe und Nomenklatur Historisches Kernphysik I Vorlesung Physik VI (Kernphysik I) 3 St. Di. 11-13, Fr. 9-10 im Hörsaal III der Physikalischen Institute P. Reiter Beginn: Dienstag, 20.4.2004, 11 Uhr c.t. Heute Einführung: Gegenstand der

Mehr

N.BORGHINI Version vom 20. November 2014, 21:56 Kernphysik

N.BORGHINI Version vom 20. November 2014, 21:56 Kernphysik II.4.4 b Kernspin und Parität angeregter Zustände Im Grundzustand besetzen die Nukleonen die niedrigsten Energieniveaus im Potentialtopf. Oberhalb liegen weitere Niveaus, auf welche die Nukleonen durch

Mehr

1.3 Historischer Kurzüberblick

1.3 Historischer Kurzüberblick 1.3 Historischer Kurzüberblick (zur Motivation des Standard-Modells; unvollständig) Frühphase: 1897,,Entdeckung des Elektrons (J.J. Thomson) 1905 Photon als Teilchen (Einstein) 1911 Entdeckung des Atomkerns

Mehr

Ergebnis: Atome haben einen Durchmesser im Bereich von m (Zehnmillionstelmillimeter).

Ergebnis: Atome haben einen Durchmesser im Bereich von m (Zehnmillionstelmillimeter). Atome 1 Größenordnung Ölfleckversuch: Auf die Wasseroberfläche wird eine so kleine Menge an Öl aufgebracht, dass sich eine monomolekulare Schicht (nur ein Molekül dick) bildet. Der Trick besteht darin,

Mehr

Dieter Suter Physik B3

Dieter Suter Physik B3 Dieter Suter - 421 - Physik B3 9.2 Radioaktivität 9.2.1 Historisches, Grundlagen Die Radioaktivität wurde im Jahre 1896 entdeckt, als Becquerel feststellte, dass Uransalze Strahlen aussenden, welche den

Mehr

Natürliche Radioaktivität

Natürliche Radioaktivität Natürliche Radioaktivität Definition Natürliche Radioaktivität Die Eigenschaft von Atomkernen sich spontan in andere umzuwandeln, wobei Energie in Form von Teilchen oder Strahlung frei wird, nennt man

Mehr

Technologie/Informatik Kernaufbau und Kernzerfälle. Dipl.-Phys. Michael Conzelmann, StR Staatliche FOS und BOS Bad Neustadt a. d.

Technologie/Informatik Kernaufbau und Kernzerfälle. Dipl.-Phys. Michael Conzelmann, StR Staatliche FOS und BOS Bad Neustadt a. d. Technologie/Informatik Kernaufbau und Kernzerfälle Dipl.-Phys. Michael Conzelmann, StR Staatliche FOS und BOS Bad Neustadt a. d. Saale Übersicht Kernaufbau Rutherford-Experiment, Nukleonen Schreibweise,

Mehr

3. Das Atom 3.1. Geschichte des Atombegriffs 3.2. Elementarteilchen: Proton, Neutron und Elektron 3.3. Atomaufbau 3.4. Nuklide, Isotope und

3. Das Atom 3.1. Geschichte des Atombegriffs 3.2. Elementarteilchen: Proton, Neutron und Elektron 3.3. Atomaufbau 3.4. Nuklide, Isotope und 3. Das Atom 3.1. Geschichte des Atombegriffs 3.2. Elementarteilchen: Proton, Neutron und Elektron 3.3. Atomaufbau 3.4. Nuklide, Isotope und Reinelemente 3.5. Häufigkeit der Elemente 3.6. Atomare Masseneinheit

Mehr

umwandlungen Atommodelle, Rutherford-Experiment, Atomaufbau, Elektronen, Protonen,

umwandlungen Atommodelle, Rutherford-Experiment, Atomaufbau, Elektronen, Protonen, Wiederholung der letzten Vorlesungsstunde: Atommodelle, Rutherford-Experiment, Atomaufbau, Elektronen, Protonen, Neutronen, Element, Ordnungszahl Thema heute: Aufbau von Atomkernen, Kern- umwandlungen

Mehr

Atome. Definition: das kleinste Teilchen eines chemischen Elementes, das mit chemischen Verfahren nicht mehr zerlegbar ist.

Atome. Definition: das kleinste Teilchen eines chemischen Elementes, das mit chemischen Verfahren nicht mehr zerlegbar ist. Atome Definition: das kleinste Teilchen eines chemischen Elementes, das mit chemischen Verfahren nicht mehr zerlegbar ist. Das Atom besitzt einen positiv geladene Atomkern und eine negative Elektronenhülle.

Mehr

Aufbau des Atomkerns a) Gib an, aus wie vielen Protonen und Neutronen die

Aufbau des Atomkerns a) Gib an, aus wie vielen Protonen und Neutronen die Aufbau des Atomkerns a) Gib an, aus wie vielen Protonen und Neutronen die Atomkerne von Cl bestehen. b) Erkläre, was man unter Isotopen versteht. Gib ein Beispiel an. 3, Cl c) Im Periodensystem wird die

Mehr

Energie wird normalerweise in Joule gemessen. Ein Joule (J) einspricht einem Newtonmeter

Energie wird normalerweise in Joule gemessen. Ein Joule (J) einspricht einem Newtonmeter Maße wie Gammastrahlen abgeschwächt werden. Im Gegensatz zu den Gammastrahlen sind die Neutronenstrahlen auch Teilchenstrahlen wie Alpha- und Betastrahlen. Die Reichweiten von Strahlen mit einer Energie

Mehr

7 Ausblick auf Kerntechnik und Elementarteilchenphysik

7 Ausblick auf Kerntechnik und Elementarteilchenphysik 7 Ausblick auf Kerntechnik und Elementarteilchenphysik 7.1 Grundlagen der Kernenergietechnik; Kernspaltung, Kernenergie; Entsorgung, Wiederaufbereitung Kernspaltung 1938 entdeckten Otto Hahn (1879-1968,

Mehr

11. Kernphysik. [55] Ianus Münze

11. Kernphysik. [55] Ianus Münze 11. Kernphysik Der griechische Gott Ianus ist einer der ältesten römischen Gottheiten. Er gehört zur rein römischen Mythologie, das heißt es gibt in der griechischen Götterwelt keine vergleichbare Gestalt.

Mehr

3) Natürliche und künstliche Radioaktivität (1)

3) Natürliche und künstliche Radioaktivität (1) 3) Natürliche und künstliche Radioaktivität (1) Kosmische Strahlung - Protonen (93 %) - Alpha-Teilchen (6.3 %) - schwerere Kerne (0. %) - Ohne Zerfallsreihen - 0 radioaktive Nuklide, die primordial auf

Mehr

2. Der Aufbau der Atome wird mit dem Rutherford schen und dem Bohr schen Atommodellen beschrieben. Ordne die Aussagen zu und verbinde.

2. Der Aufbau der Atome wird mit dem Rutherford schen und dem Bohr schen Atommodellen beschrieben. Ordne die Aussagen zu und verbinde. Atommodelle 1. Vervollständige den Lückentext. Atome bestehen aus einer mit negativ geladenen und einem mit positiv geladenen und elektrisch neutralen. Die Masse des Atoms ist im konzentriert. Die Massenzahl

Mehr

Abgabetermin

Abgabetermin Aufgaben Serie 1 1 Abgabetermin 20.10.2016 1. Streuexperiment Illustrieren Sie die Streuexperimente von Rutherford. Welche Aussagen über Grösse und Struktur des Kerns lassen sich daraus ziehen? Welches

Mehr

d 10 m Cusanus-Gymnasium Wittlich Das Bohrsche Atomodell Nils Bohr Atomdurchmesser 10 Kerndurchmesser 14 d 10 m Atom

d 10 m Cusanus-Gymnasium Wittlich Das Bohrsche Atomodell Nils Bohr Atomdurchmesser 10 Kerndurchmesser 14 d 10 m Atom Das Bohrsche Atomodell Nils Bohr 1885-1962 Atomdurchmesser 10 d 10 m Atom Kerndurchmesser 14 http://www.matrixquantenenergie.de d 10 m Kern 14 dkern 10 m 10 datom 10 m Masse und Ladung der Elementarteilchen

Mehr

Kernreaktionen chemisch beschrieben

Kernreaktionen chemisch beschrieben Physics Meets Chemistry Kernreaktionen chemisch beschrieben 1 Kernreaktionen chemisch beschrieben 1. Ausgangslage 2. Ziele 3. Unterrichtsvorschlag mit Übungen Physics Meets Chemistry Kernreaktionen chemisch

Mehr

Atommodell führte Rutherford den nach ihm benannten Streuversuch durch. Dabei bestrahlte er eine dünne Goldfolie mit α Teilchen.

Atommodell führte Rutherford den nach ihm benannten Streuversuch durch. Dabei bestrahlte er eine dünne Goldfolie mit α Teilchen. Atommodell nach Rutherford 1911 führte Rutherford den nach ihm benannten Streuversuch durch. Dabei bestrahlte er eine dünne Goldfolie mit α Teilchen. Beobachtung: Fast alle Teilchen fliegen ungestört durch.

Mehr

1 Natürliche Radioaktivität

1 Natürliche Radioaktivität 1 NATÜRLICHE RADIOAKTIVITÄT 1 1 Natürliche Radioaktivität 1.1 Entdeckung 1896: Henri BEQUEREL: Versuch zur Fluoreszenz = Emission einer durchdringenden Stahlung bei fluoreszierenden Uran-Verbindungen Eigenschaften:

Mehr

Spezielle Relativitätstheorie. Experimente der relativistischen Dynamik

Spezielle Relativitätstheorie. Experimente der relativistischen Dynamik Spezielle Relativitätstheorie Experimente der relativistischen Dynamik Massenzunahme Walter Kaufmann (87-947) wies 90 die Zunahme der Elektronenmasse bei wachsender Geschwindigkeit nach (bis v 0,94 c).

Mehr

Struktur der Materie II (L), Kern und Teilchenphysik

Struktur der Materie II (L), Kern und Teilchenphysik Struktur der Materie II (L), Kern und Teilchenphysik Dr. Martin zur Nedden, Humboldt Universität zu Berlin Vorlesung für das Lehramt Physik, Folien zur Vorlesung Berlin, Wintersemester 2002/2003 Struktur

Mehr

Kernspaltung. Physikalisches Proseminar. Tino Goldstein

Kernspaltung. Physikalisches Proseminar. Tino Goldstein Kernspaltung Physikalisches Proseminar Tino Goldstein Entdeckung 1934: Enrico Fermi führte Experiment zur Findung neuer Elemente fort Bekannt: 1 110 β 47 Ag 0 n 47 Ag 109 110 48 Cd Entdeckung 1934: Enrico

Mehr

KAPITEL 3. Literatur zur Kernphysik

KAPITEL 3. Literatur zur Kernphysik KAPITEL 3 Literatur zur Kernphysik T. Mayer-Kuckuk, Kernphysik (Standardwerk) Teubner Verlag, 199 K. Bethge, Kernphysik, Springer Verlag, 1996 A. Das, T. Ferbel, Kern- und Teilchenphysik, Spektrum Akademischer

Mehr

Physik am Samstagmorgen 19. November Radioaktivität. Ein unbestechlicher Zeitzeuge. Christiane Rhodius

Physik am Samstagmorgen 19. November Radioaktivität. Ein unbestechlicher Zeitzeuge. Christiane Rhodius Physik am Samstagmorgen 19. November 2005 Radioaktivität Ein unbestechlicher Zeitzeuge Christiane Rhodius Archäochronometrie Warum und wie datieren wir? Ereignisse innerhalb der menschlichen Kulturentwicklung

Mehr

7. Das Bohrsche Modell des Wasserstoff-Atoms. 7.1 Stabile Elektronbahnen im Atom

7. Das Bohrsche Modell des Wasserstoff-Atoms. 7.1 Stabile Elektronbahnen im Atom phys4.08 Page 1 7. Das Bohrsche Modell des Wasserstoff-Atoms 7.1 Stabile Elektronbahnen im Atom Atommodell: positiv geladene Protonen (p + ) und Neutronen (n) im Kern negative geladene Elektronen (e -

Mehr

N.BORGHINI Version vom 11. Februar 2015, 14:53 Kernphysik

N.BORGHINI Version vom 11. Februar 2015, 14:53 Kernphysik Kinematik des γ-zerfalls. Mößbauer-Effekt Sei E die nregungsenergie des Mutterkerns, entsprechend einer Gesamtenergie in dessen Ruhesystem m Kern c 2 +E, mit m Kern der Masse des Tochternuklids. Unter

Mehr

Wintersemester 2011/2012. Radioaktivität und Radiochemie. Kernphysik Udo Gerstmann

Wintersemester 2011/2012. Radioaktivität und Radiochemie. Kernphysik Udo Gerstmann Wintersemester 2011/2012 Radioaktivität und Radiochemie Kernphysik 27.10.2011 Udo Gerstmann Bundesamt für Strahlenschutz ugerstmann@bfs.de & gerstmann@gmx.de 089-31603-2430 Der Atomkern besteht aus Protonen

Mehr

Als Radioaktivität bezeichnet den spontanen Zerfall von Radionukliden unter Emission ionisierender Strahlung.

Als Radioaktivität bezeichnet den spontanen Zerfall von Radionukliden unter Emission ionisierender Strahlung. Als Radioaktivität bezeichnet den spontanen Zerfall von Radionukliden unter Emission ionisierender Strahlung. 1803 John Dalton, Atomtheorie 1869 D.I. Mendelejev, Periodensystem 1888 H. Hertz, experimenteller

Mehr

Theoretische Grundlagen Physikalisches Praktikum. Versuch 8: Radioaktivität

Theoretische Grundlagen Physikalisches Praktikum. Versuch 8: Radioaktivität Theoretische Grundlagen Physikalisches Praktikum Versuch 8: Radioaktivität Radioaktivität spontane Umwandlung instabiler tomkerne natürliche Radioaktivität: langlebige Urnuklide und deren Zerfallsprodukte

Mehr

LHC und der Nachweis des Higgs-Teilchen

LHC und der Nachweis des Higgs-Teilchen LHC und der Nachweis des Higgs-Teilchen On July 4, 2012, CERN announced the long awaited discovery of a new fundamental particle with properties similar to those expected for the missing link of the Standard

Mehr

Kernenergie. Handout zum Vortrag im Rahmen des Fortgeschrittenenseminars im SS 13. Sonja Spies. Betreuung: Prof. Dr. Frank Maas

Kernenergie. Handout zum Vortrag im Rahmen des Fortgeschrittenenseminars im SS 13. Sonja Spies. Betreuung: Prof. Dr. Frank Maas Kernenergie Handout zum Vortrag im Rahmen des Fortgeschrittenenseminars im SS 13 Sonja Spies Betreuung: Prof. Dr. Frank Maas 1 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 2 2 Physikalische Grundlagen 2 2.1 Bindungsenergie.........................

Mehr

Kernphysik. Physik Klasse 9. Quelle: AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth (verändert für Kl.9/Sachsen

Kernphysik. Physik Klasse 9. Quelle: AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth (verändert für Kl.9/Sachsen Kernphysik Physik Klasse 9 Quelle: AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth (verändert für Kl.9/Sachsen Lehrplan Atomodelle Niels Bohr Rutherford Begriff: Modell Ein Modell zeichnet

Mehr

n U f 1 * + f 2 * + ν n

n U f 1 * + f 2 * + ν n Ergänzungen zu Kapitel 3.5: Kernspaltung Ablauf des Spaltprozesses: n + 235 U f 1 * + f 2 * + ν n Es entstehen i. Allg. hochangeregte Spaltprozesse f 1 *, f 2 * Diese liegen weit weg vom Tal der stabilen

Mehr

FOS: Radioaktivität und Strahlenschutz. Chemische Elemente und ihre kleinsten Teilchen

FOS: Radioaktivität und Strahlenschutz. Chemische Elemente und ihre kleinsten Teilchen R. Brinkmann http://brinkmann-du.de Seite 5..03 Chemische Elemente FOS: Radioaktivität und Strahlenschutz Chemische Elemente und ihre kleinsten Teilchen Der Planet Erde besteht aus 9 natürlich vorkommenden

Mehr

Versuch 29 Ak-vierungsanalyse

Versuch 29 Ak-vierungsanalyse Versuch 29 Ak-vierungsanalyse Betreuer WS 2016-2017: Oleg Kalekin Raum: 314 Tel.: 09131-85- 27118 Email: Oleg.Kalekin@physik.uni- erlangen.de Standort: Raum 133 (Kontrollraum Tandembeschleuniger) Literatur:

Mehr

Atomphysik NWA Klasse 9

Atomphysik NWA Klasse 9 Atomphysik NWA Klasse 9 Atome wurden lange Zeit als die kleinsten Teilchen angesehen, aus denen die Körper bestehen. Sie geben den Körpern ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften. Heute wissen

Mehr

1.4. Aufgaben zum Atombau

1.4. Aufgaben zum Atombau 1.4. Aufgaben zum Atombau Aufgabe 1: Elementarteilchen a) Nenne die drei klassischen Elementarteilchen und vergleiche ihre Massen und Ladungen. b) Wie kann man Elektronen nachweisen? c) Welche Rolle spielen

Mehr

Kerne und Teilchen. Aufbau der Kerne (1) Moderne Experimentalphysik III Vorlesung 17.

Kerne und Teilchen. Aufbau der Kerne (1) Moderne Experimentalphysik III Vorlesung 17. Kerne und Teilchen Moderne Experimentalphysik III Vorlesung 17 MICHAEL FEINDT INSTITUT FÜR EXPERIMENTELLE KERNPHYSIK Aufbau der Kerne (1) KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum

Mehr

Atomenergie durch Kernspaltung

Atomenergie durch Kernspaltung Atomenergie durch Sommerakademie Salem 2008 Die Zukunft der Energie 17. August - 30. August 2008 Atomenergie durch Inhalt 1 Kernphysik Grundlagen Bindungsenergie Bethe-Weizsäcker-Formel Radioaktivität

Mehr

B Kernenergie. 1 Physikalische Grundlagen. 1.1 Maßeinheiten der Atomphysik. 1.2 Massendefekt

B Kernenergie. 1 Physikalische Grundlagen. 1.1 Maßeinheiten der Atomphysik. 1.2 Massendefekt -VI.B1- B Kernenergie 1 Physikalische Grundlagen 1.1 Maßeinheiten der Atomphysik Da die üblichen Einheiten für Masse und Energie in der Atom und Kernphysik zu groß sind, benutzt man hier üblicherweise

Mehr

Florian Steyer Seminar zu Kern- und Teilchenphysik WS 2014/ Die ersten Mesonen und Hyperonen

Florian Steyer Seminar zu Kern- und Teilchenphysik WS 2014/ Die ersten Mesonen und Hyperonen Florian Steyer Seminar zu Kern- und Teilchenphysik WS 2014/15 18.11.2014 Die ersten Mesonen und Hyperonen Übersicht Was sind Hadronen? Die starke Kernkraft Das Pion V-Teilchen Die Nebelkammer Das Kaon

Mehr

Verschiedene Modelle für das Licht

Verschiedene Modelle für das Licht Verschiedene Modelle für das Licht Modell Lichtstrahl Modell Welle Modell Photon eignet sich zur Beschreibung des Wegs, den Licht zurücklegt. Keine Aussage zur Natur des Lichts eignet sich zur Erklärung

Mehr

a) Notieren Sie die grundlegenden Modellvorstellungen zum Tröpfchenmodell.

a) Notieren Sie die grundlegenden Modellvorstellungen zum Tröpfchenmodell. ufgabe a) Notieren Sie die grundlegenden Modellvorstellungen zum Tröpfchenmodell. b) Interpretieren Sie die einzelnen Terme der semiempirischen Massenformel von v. Weizsäcker: W m c m c N ges n p 5 c)

Mehr

Neutrinos: Kosmische Leichtgewichte auf der Waagschale von KATRIN

Neutrinos: Kosmische Leichtgewichte auf der Waagschale von KATRIN Neutrinos: Kosmische Leichtgewichte auf der Waagschale von KATRIN Neutrinos, ihre Masse & das Universum KATRIN eine Waage für Neutrinos am Forschungszentrum Karlsruhe 1 Man denk am Besten gar nicht darüber

Mehr

Neutrinos in Kosmologie und Teilchenphysik

Neutrinos in Kosmologie und Teilchenphysik Neutrinos in Kosmologie und Teilchenphysik Thomas Schwetz-Mangold Bremer Olbers-Gesellschaft, 12. Nov. 2013 1 Ein Streifzug durch die Welt der Neutrinos Was ist ein Neutrino? Wie hat man Neutrinos entdeckt?

Mehr

Strahlung. Arten und Auswirkungen

Strahlung. Arten und Auswirkungen Strahlung Arten und Auswirkungen Themen Alpha-Strahlung (α) Strahlung Zerfall Entdeckung Verwendung Beta-Strahlung (β) Entstehung Wechselwirkung mit Materie Anwendungen Forschungsgeschichte Gamma-Strahlung

Mehr

1930: Krise in in der der Physik. Oh, Oh, daran denkt man man am am besten gar gar nicht, wie wie an an die die neuen Steuern

1930: Krise in in der der Physik. Oh, Oh, daran denkt man man am am besten gar gar nicht, wie wie an an die die neuen Steuern 1930: Krise in in der der Physik Oh, Oh, daran denkt man man am am besten gar gar nicht, wie wie an an die die neuen Steuern 1930: Energie-Erhaltung im im Beta-Zerfall verletzt?? Alpha-Zerfall Beta-Zerfall

Mehr

Physikalische. Grundlagen. L. Kölling, Fw Minden

Physikalische. Grundlagen. L. Kölling, Fw Minden Physikalische Grundlagen L. Kölling, Fw Minden Radioaktivität kann man weder sehen, hören, fühlen, riechen oder schmecken. Daher muss sie der FA (SB) zumindest verstehen, um im Einsatzfall die erforderlichen

Mehr

Vorlesung Allgemeine Chemie (CH01)

Vorlesung Allgemeine Chemie (CH01) Vorlesung Allgemeine Chemie (CH01) Für Studierende im B.Sc.-Studiengang Chemie Prof. Dr. Martin Köckerling Arbeitsgruppe Anorganische Festkörperchemie Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, Institut

Mehr

durch Teilungsversuche durch Spektraluntersuchungen Jedes Atom besitzt einen Atomkern, in dem fast die gesamte Masse vereinigt ist.

durch Teilungsversuche durch Spektraluntersuchungen Jedes Atom besitzt einen Atomkern, in dem fast die gesamte Masse vereinigt ist. 1. Kreuze die richtige Aussage über Atome an: Sie sind sehr kleine, unteilbare Körper aus einem einheitlichen (homogenen) Stoff. Sie sind so klein, dass man ihren Aufbau nicht erforschen kann. Sie sind

Mehr