Wercollege (Van Q tot B) Kernfysica

Wercollege (Van Q tot B) Kernfysica
Inleveren Woensdag 12 Mei 2010
1) De leeftijd van de aarde
Ga ervan uit dat oorspronkelijk in super-nova explosies, waarin de zware elementen
gevormd werden, evenveel uranium-isotopen 235U en 238U voorkwamen. Dit tijdstip
mag je gelijk stellen aan het tijdstip van de vorming van ons zonnestelsel, inclusief de
planeten (wel enigszins discutabel, maar gaat hier om een eerste orde afschatting). Als we
dan verder uitgaan van de momenteel bestaande verhouding van beide isotopen op aarde
(zowel in aardkorst als in zeewater) en van de bekende vervaltijden (voor waarden zie
Appendix F in het boek van Giancoli) wat vinden we dan voor de leeftijd van de aarde (en
ons zonnestelsel) ?
2) De kern van een ijzer atoom
A) Bereken de afmeting van een ijzerkern
B) Bereken de atoommassa van ijzer, uitgaande van de geparametriseerde formule voor de
bindingsenergie (met coefficienten a1 t/m a5) en de massa’s van de afzonderlijke delen.
C) Bereken (in de klassieke, dwz in niet-relativistische benadering) wat de kinetische energie
van een kerndeeltje in een ijzerkern is, gegeven dat de Heisenberg onzekerheidsrelatie van
kracht is.
3) PET scan imaging
Positron Emissie Tomografie gaat uit van 18F isotopen en recentelijk ook van 11C isotopen.
A) Bereken mbv de “semi-empirische massa formule” de atoomassa’s van deze isotopen.
B) Wat zijn de vervalsprocessen die relevant zijn voor deze PET-isotopen ?
C) Met hoeveel energie komen de positronen vrij ?
D) Wat gebeurt er nu bij PET, wat is de golflengte van de fotonen die vrijkomen, en hoe
is de energiebalans ?
E) Wat is het probleem bij het gebruik van 11C voor PET ?
4) Ontdekking van het neutron
Chadwick heeft het neutron ontdekt door 9Be kernen te beschieten met alpha/deeltjes
A) Welk element (kern) werd gevormd in deze reactie?
B) Wat is de desintegratie energie (of Q factor) van deze reactie?