Kern- en deeltjes

K3 Kern- en deeltjesprocessen
Materie | vwo
Diagnostische toets
1
Rond 1930 lijkt alle materie opgebouwd uit drie elementaire deeltjes: het
elektron, het proton en het neutron.
a
Welke ontwikkelingen zorgen ervoor dat dit beeld van de bouw van materie
geen stand kan houden?
Uit welke elementaire deeltjes bestaat materie volgens het huidige
‘standaardmodel’?
b
2
In het huidige standaardmodel van de bouw van materie wordt een
onderscheid gemaakt tussen leptonen, hadronen, mesonen en baryonen.
Wat zijn de overeenkomsten en verschillen tussen deze vier ‘groepen’
deeltjes, gelet op hun samenstelling uit de elementaire deeltjes in het
standaardmodel?
3
In de kosmische straling wordt een deeltje gedetecteerd met een energie
van 10 GeV.
a
b
Hoe groot is de massa (in kg) van dit deeltje?
Hoe groot is de massa (in GeV/c2) van dit deeltje?
4
Bij de annihilatie van een elektron en een positron ontstaan twee, in
tegengestelde richtingen bewegende γ-fotonen.
Bereken de fotonenergie van elk van deze γ-fotonen.
5
Deeltjesinteracties moeten voldoen aan een aantal behoudswetten. Welke
behoudswetten zijn dat?
6
Hieronder staat een aantal deeltjesinteracties. Geef van elke deeltjesinteractie de reactievergelijking en het reactiediagram.
A Paarvorming
B Annihilatie
C β–-verval
D Elektronvangst
E β+-verval
7
Bij β-verval verandert een d-quark in een u-quark (β–-verval) of omgekeerd
(β+-verval).
Geef beide soorten β-verval weer in een reactiediagram.
8
Op deeltjesinteracties mogen een aantal symmetriebewerkingen worden
uitgevoerd.
a
Welke symmetriebewerkingen zijn dat, en hoe wordt elk van die
symmetriebewerkingen uitgevoerd?
Laat zien hoe je met symmetriebewerkingen de reactievergelijking van
neutronverval kunt omzetten in de reactievergelijking van protonverval.
Leg uit wat voor deeltjesfysici het nut en de beperking van symmetriebewerkingen zijn.
b
c
© ThiemeMeulenhoff bv
CONCEPT
Pagina 1 van 2
9
a
b
Een zware atoomkern kan instabiel worden en splijten door het invangen
van een neutron.
Onder welke voorwaarden treedt er na zo’n kernsplijting een kettingreactie
van nieuwe kernsplijtingen op?
Wat zijn de overeenkomsten en verschillen tussen een gecontroleerde en
een ongecontroleerde kettingreactie?
10 Leg uit waardoor er bij de splijting van een zware atoomkern en bij de fusie
van twee lichte atoomkernen energie vrijkomt.
11 Als de thoriumisotoop Th-232 wordt beschoten met neutronen, ontstaat de
uraniumisotoop U-233: een thoriumkern neemt een neutron op, en de nieuw
gevormde kern vervalt in twee stappen tot U-233.
a
b
c
Geef de drie reactievergelijkingen voor het ontstaan van U-233 uit Th-232
als deze thoriumkern een neutron opneemt.
De uraniumisotoop U-233 splijt bij het opnemen van een neutron, met Xe140 en Sr-94 als splijtingsproducten.
Geef de reactievergelijking van deze kernsplijting.
Bereken het massadefect bij deze kernsplijting, en de daardoor vrijkomende
energie (in MeV).
12 Bij de fusie tussen een deuteriumkern (H-2) en een tritiumkern (H-3)
ontstaat een heliumkern (He-4).
a Geef de reactievergelijking van deze kernfusie.
b Bereken het massadefect bij deze kernreactie, en de daardoor vrijkomende
energie (in MeV).
13 Kosmische straling bestaat uit geladen deeltjes met hoge energie die van
buitenaf de aardatmosfeer binnenkomen.
a
b
c
bewegingsrichting
frontvlak
B
C
A
Figuur 1 Een netwerk van drie muondetectoren op het aardoppervlak, met een
inkomende airshower
Wat zijn deze ‘primaire kosmische deeltjes’?
Wat gebeurt er als zo’n primair kosmisch deeltje de aardatmosfeer
binnenkomt?
Uit welke secundaire deeltjes bestaat een airshower die na de interactie
tussen een primair kosmisch en de aardatmosfeer op het aardoppervlak
aankomt?
14 In figuur 1 zie je een netwerk van muondetectoren op het aardoppervlak, en
het frontvlak van een airshower die in de richting van het aardoppervlak
beweegt. Met minimaal drie muondetectoren op het aardoppervlak is iets te
zeggen over de bewegingsrichting van de airshower en dus de richting van
waaruit het primaire kosmische deeltje de aardatmosfeer binnenkwam.
a Wat moeten de muondetectoren dan registreren?
b In welke volgorde zullen de drie muondetectoren de aankomst van de
airshower registeren?
15 De aarde wordt afgeschermd voor kosmische straling door het magnetisch
veld van de zon en de aarde.
Laat met een schets zien hoe geladen kosmische deeltjes gaan bewegen
als zij een magnetisch veld (bijvoorbeeld dat van de aarde) binnenkomen.
Geef een toelichting bij je schets.
© ThiemeMeulenhoff bv
CONCEPT
Pagina 2 van 2