Nuclear Physics


All materia är uppbyggd av kvarkar och elektroner.

Kvarkarna förekommer inte i fritt tillstånd utan endast bundna i tripletter eller parvis.

Nukleonerna byggs upp av tripletter. Protonen består av två up-kvarkar och en ned-kvark och vice versa för neutronen.  Kvarkarna och därmed nukleonerna binds samman av den sk starka kärnkraften. Denna övervinner den elektromagnetiska repulsionen mellan de positiva protonerna på korta avstånd (fm).

Kärnans bindnigsenergi definieras som den energi som måste tillföras kärnan för att denna skall brytas upp i sina beståndsdelar.

Det visar sig att de fria nukleonernas sammanlagda massa överstiger atomkärnans massa. skillnaden är den sk massdefekten

Enligt Einsteins formel är massa en form av energi som kan beröknas med E = mc2     

Detta förklarar var bindningsenergin kommer ifrån.

Antalet protoner i kärnan benämns atomnummer, Z. Summan av antalet protoner och neutroner är lika med masstalet A.

Atomnumret fastställer entydigt vilket ämne det handlar om. Det fungerar som ordningsnummer i det periodiska systemet.

Däremot kan antalet neutroner variera för ett och samma ämne. Kärnor med samma atomnummer men olika masstal betecknas som isotoper av samma ämne.

Vissa ämnen är instabila och sönderfaller till andra ämnen. Dessa betecknas som radioaktiva kärnor. Den mest stabila atomkärnan är <sup>26</sup>Fe.

Alla andra ämnen eftersträvar denna ur energisynpunkt mest gynnsamma nukleonkonfiguration.

Tyngre ämmen kan sönderdelas (fission) medan lättare ämnen kan slås samman (fusion) för att uppnå detta. I båda processerna alstras energi.

ΔN = k N Δt kan omformuleras som differentialekvationen dN/dt = kN dN/dt+kN = 0. Detta är en lineär homogen differentialekvation av första ordningen som kan lösas genom att man multiplicerar båda leden med den integrerande faktorn.
e-kt. Vänsterledet är då lika med derivatan av en produkt. dNe-kt/dt = 0. Integration av båda leden ger Ne-kt=C
N(t)=N0e-kt

Man kan skriva denna ekvation som N(t) = N0(1/2)t/T1/2

T1/2 är halveringstiden dvs den tid det tar för hälften av kärnorna att sönderfalla.

I en kärnreaktionerna omvandlas ett grundämne till ett annat. Alkemi alltså.

Den första av människan avsiktligt framkallade kärnreaktionerna är:

4He + 14N → 17O + 1H

Vid kärnreaktionerna gäller följande bevarandelagar:

laddningen, Q, bevaras.

Nukleontalet ( masstalet) bevaras.

Den totala energin bevaras.

 

 

Annonser

Om mattelararen

Licentiate of Philosophy in atomic Physics Master of Science in Physics
Det här inlägget postades i Fysik 1, Fysik 2 och har märkts med etiketterna , , , , , . Bokmärk permalänken.

2 kommentarer till Nuclear Physics

  1. Frederik Nielsen TE12IN skriver:

    Ska vi kunna beta plus sönderfall till fysik provet på måndag?

Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut / Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut / Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut / Ändra )

Google+ photo

Du kommenterar med ditt Google+-konto. Logga ut / Ändra )

Ansluter till %s