Prüfungsfragen:Kernphysik

Kanngießer

Kerndaten

• Äußere Eigenschaften eines Kerns
  • Kernradius
  • Masse
  • Dichte (Größenordnungen)
  • Randschärfe (vgl. Mit Atomhülle)

Häufigkeit: 3

Rutherfordscher Steuversuch

• Wie misst man Radius -> Streuexperimente (Rutherford erklärt)
• Was ist der differentielle Wirkungsquerschnitt?
• Was ist das für eine Größe? ->statistisch

Abschätzung des Kernradius über kritischen Winkel, bei dem Abweichung vom Rutherfordstreuquerschnitt vorliegt.

• Was für eine Streuung liegt vor?-> elastische Streuung
• Was verändert sich bei inelastischer Streuung?->Energieübertrag an Target.
• Warum Goldfolie und kein Gas?

Häufigkeit: 2

Hofstädter Experiment

• Was ändert sich bei Hofstädter Experiment? -> Wellenmechanische Beschreibung des Streuproblems.
• Was wird gemessen?-> Ladungsverteilung.
• Wie sehen Ladungsverteilungen (Protonverteilung) aus?
• Wie sieht Neutronverteilung aus?

-> Wood-Saxon Form aufmalen. Bei Protonen mit Anstieg beim Rand des Kerns.

• Was ergibt sich für den Wirkungsquerschnitt für ein Bild-> Bild mit Beugungsminima

Warum?-> Analogie zur Beugung am Hindernis/Beugung am Einzelspalt.

• Welche Energie haben die Elektronen?-> 200MeV

Warum?-> Damit Wellenlänge im fm-Bereich ist.

• Wie berechnet man die Wellenlänge? -> de Brouglie: lambda=hquer / omega
• Was für ein Beugungsbild bekommt man?-> Fraunhoferbeugung (Bild aufgemalt)
• Wie bekommt man aus Streuwirkungsquerschnitt die Ladungsverteilung?

->Streuwirkungsquerschnitt=Rutherfordquerschnitt mal Formfaktor (Fouriertrafo der Ladungsverteilung)

• Warum Formfaktor?

-> bei Rutherford wurde von Punktladung ausgegangen, hier ausgedehnte Ladungsverteilung. -> Vorgehen Potential (Wood-Saxon-Form) raten und anpassen bis ermittelter Streuquerschnitt über Fouriertrafo der Ladungsverteilung und Rutherfordquerschnitt mit den Messwerten übereinstimmt.

• Warum keine „Vorwärtsrechnung“ möglich? (Vergleich mit Atomphysik) -> Hier komplizierter, da

kein Zentralpotential und Überlagerung verschiedener Kräfte (Coulomb, starke, schwache WW).

• Kemradienmessung
  • Rutherford -> Hofstädter (Formfaktor nur mit Leptonenstreuung, Mottstreuung erwähnt)
  • Myonisches Atom (nur erwähnt)
• Wie misst man die Neutronenverteilung. daja vorherige Beispiele nur die Ladungsverteilung

liefern? -> Streuung mit Hadronen wegen schwerer WW (z.B. a-Teilchen) Häufigkeit: 3

Massenspektroskopie

• Massenspektrometer (hier etwas genauer, mit Skizze und Funktionsweise. Was ist der

Hauptanteil der relativ kleinen Fehler? -> inhomogenitäten an den Rändern der Felder) Häufigkeit:2

Fermigasmodell

• Fermigasmodell (nicht detailliert, Gibt Aufschluss Ober Asymmetrieenergie)

siehe http://physik.wikia.com/wiki/Fermigasmodell http://physik.wikia.com/wiki/Fermigasmodell

Bethe-Weizäcker Formel

• Tröpfcherunodell (B/A Graph, Weizsäckerformel)

• Erklärung der verschiedenen Terme. Wieso proportional zu V?
  • Oberflächenterm: -> weniger Bindungspartner
  • Coulombterm: -> Protonenabstoßung (Vergleich mit Ladungsverteilung aus Streuexperimenten)
  • Asymmetrieterm:-> Fermiegasherleitung angesprochen
  • Paarungsterm:->Isobarenregel
• Woher kommt das Geraffel am Anfang der Bindungsenergiekurve?->Schalenabschlüsse
• Schalenmodell: erst nur harmonischer Oszillator dann Spinbahnterm zur Erklärung der magischen

Zahlen.

• Magnetische Momente und Spin des Kerns.
• Spaltung/Fusion wo möglich?
• Warum keine spontane Fusion/Spaltung? (Bei Fusion wegen Coulombwall, bei Spaltung wegen

Oberflächenenergieterm aus Tröpfchenmodell (Potential als Funktion der Deformation aufmalen) Häufigkeit: 2

\alpha-Zerfall

a-Zerfall (Gamow-Faktor mit Abhängikeiten)

Schalenmodell des Kerns

• Schalernnodell (Wood-Saxon-Potential, Spin-Bahn-Kopplung(Goeppert Mayer, vgl.

Atomhülle), Magische Zahlen bis 28 aufinalen können)

• • Grenzen des Modells (Valenznukleonen, uu-Kerne werden schlecht beschrieben)
  • Kollektive anregungen
  • Defonnationen des Kerns -> Quadrupoltenne (Energieaufspaltung messbar mit dEldx)
  • Nielssonmodell (AufhebWlg der rn-Entartung, ansonsten nichts genaueres)
• Heutige Experimente und Theorien der Kerne (hier wollte sie, glaube ich, die Verbindung

zwischen Streuexperimenten und theoretischen Modellentwickhmgen wissen)

Sonstiges

• Was ist das besondere der starken und schwachen WW?

-> sehr kurze Reichweite

• Analogie QCD -> \pi , QED -> \gamma (Quarks als Grundbaustein der Hadronen mit Gluonen als

Austauschteilehen und Pionen als Austauschteilehen der Hadronen im Atomkern (Yukawa Potential), nur erwähnt, Quarks und Leptonen (speziell Elektronen) sind Punkteilchen)

• Neutrinoexperimente (habe alle relevanten Experimente aus dem Mayer-Kuckuk aufgezählt)
• Experiment von Reines und Cowan näher erklären (Reaktionen aufmalen, Warum

Zeitdifferenz? ->Abbremszeit der Neutronen; Warum NaJ als 'Y-Detektor? -> wegen benötigter Detektorgröße

Wunschthemen

Rabi Experiment

Rabi -Experiment zur Messung des gyromagnetischen Verhältnisses (ausführlich erklärt). was ist die Lamorfrequenz, warum präzidiert Drehimpuls-> Heisenbergsche Unschärferelation, keine gleichzeitige scharfe Messung von Iz, Ix und Iy. Wie kann man Kernspins messen? -> Laserspektroskopie der HFS Welche Größenordnung hat HFS? -> MHz- Ghz Wie noch?-> Kernspinresonanzmethode-> Bestimmung der Lamorfrequenz Wie kommt man da auf den Spin?-> Differenzmessung der Lamorfrequenzen, dadurch fallen konstante Faktoren raus. ( Wusste ich nicht)

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