Kern- en deeltjesprocessen Katern C Natuurkunde vwo 6
§C.1 Subatomaire deeltjes
Atoommodel van Thomson
Met een kathodestraalbuis toonde Thomson aan dat straling bestaat uit negatief
geladen deeltjes, elektronen. Een hoge spanning tussen de anode en kathode maakt
straling vrij die wordt afgebogen door de geladen platen P en Q.
Atoommodel van Rutherford en Chadwick
Alfastraling heeft positieve lading.
Bètastraling heeft negatieve lading
Gammastraling heeft geen lading.
Nevelvat
Protonen, neutronen en elektronen zijn kleiner dan atomen, dit zijn subatomaire
deeltjes. Metingen aan deze deeltjes werden gedaan in een wilsonvat of nevelvat.
Daarin bevindt zich een damp die net niet condenseert tot een vloeistof. Komt er een
subatomair deeltje in het vat, dan kan het tegen een molecuul van de damp botsen en
dat ioniseren. Op de plaatsen waar een ion ontstaat, vindt condensatie plaats en vormt
zich een klein maar zichtbaar druppeltje. Het subatomaire deeltje beweegt verder en
vormt een spoor van druppeltjes. Bij elke botsing neemt de energie van het
subatomaire deeltje af, totdat de energie te laag is om nog dampmoleculen te ioniseren
en daarmee stopt het spoor.
Het nevelvat bevindt zich in een magnetisch veld. Bewegende, geladen deeltjes
ondervinden dan een lorentzkracht die loodrecht op hun snelheid staat. Het spoor van
de geladen deeltjes wordt daardoor gekromd.
Positron
Kosmische straling is straling die in de vorm van geladen en ongeladen deeltjes op de
aarde terechtkomt. Een positron is een positief geladen deeltje, met dezelfde massa en
grootte van de lading als die van een elektron.
, Het positron noem je het antideeltje van het elektron. Antideeltjes hebben dezelfde
massa, maar tegengestelde lading. Inmiddels is van elk bekend deeltje een bijbehorend
antideeltje ontdekt. Die verzameling van antideeltjes noem je antimaterie. Een
antideeltje bestaat maar heel kort. Zodra een deeltje botst met zijn antideeltje
veranderen de twee deeltjes in twee fotonen.
Muon
Een muon heeft vergelijkbare eigenschappen als het elektron, maar dan met een 200
keer zo grote massa.
§C.2 Kernreacties
Atoomnummer en massagetal
Het aantal protonen in de kern bepaalt de atoomsoort met bijbehorende chemische
eigenschappen.
74
Ge kan je ook schrijven als 74Ge of Ge-74 of
32
Germanium-74.
Alfa-straling bestaat uit 2 protonen en 2 neutronen.
Dat is dus de kern van een atoom helium-4. Je ziet
aan het massagetal en ladingsgetal dan β- straling
bestaat uit elektronen en β+-straling uit positronen.
Verval- en kernreacties
In Binas tabel 25 staat bij C-14 in de laatste kolom β- 0,156. Dit betekent dat bij verval
van C-14 een elektron de kern verlaat met maximale kinetische energie van 0,156 MeV.
Voor een vervalreactie gelden twee behoudswetten:
- Behoud van het ladingsgetal: de totale lading van de reactie is gelijk aan de
totale lading na de reactie.
- Behoud van het massagetal: het totale aantal protonen neutronen voor de
reactie is gelijk aan het totale aantal protonen en neutronen na de reactie.
Een andere reactie waarbij een instabiele kern kan overgaan in een stabiele kern is door
K-vangst. Bij dit proces wordt een elektron uit de elektronenwolk opgenomen in de
kern en combineert dan met een proton tot een neutron volgens:
§C.1 Subatomaire deeltjes
Atoommodel van Thomson
Met een kathodestraalbuis toonde Thomson aan dat straling bestaat uit negatief
geladen deeltjes, elektronen. Een hoge spanning tussen de anode en kathode maakt
straling vrij die wordt afgebogen door de geladen platen P en Q.
Atoommodel van Rutherford en Chadwick
Alfastraling heeft positieve lading.
Bètastraling heeft negatieve lading
Gammastraling heeft geen lading.
Nevelvat
Protonen, neutronen en elektronen zijn kleiner dan atomen, dit zijn subatomaire
deeltjes. Metingen aan deze deeltjes werden gedaan in een wilsonvat of nevelvat.
Daarin bevindt zich een damp die net niet condenseert tot een vloeistof. Komt er een
subatomair deeltje in het vat, dan kan het tegen een molecuul van de damp botsen en
dat ioniseren. Op de plaatsen waar een ion ontstaat, vindt condensatie plaats en vormt
zich een klein maar zichtbaar druppeltje. Het subatomaire deeltje beweegt verder en
vormt een spoor van druppeltjes. Bij elke botsing neemt de energie van het
subatomaire deeltje af, totdat de energie te laag is om nog dampmoleculen te ioniseren
en daarmee stopt het spoor.
Het nevelvat bevindt zich in een magnetisch veld. Bewegende, geladen deeltjes
ondervinden dan een lorentzkracht die loodrecht op hun snelheid staat. Het spoor van
de geladen deeltjes wordt daardoor gekromd.
Positron
Kosmische straling is straling die in de vorm van geladen en ongeladen deeltjes op de
aarde terechtkomt. Een positron is een positief geladen deeltje, met dezelfde massa en
grootte van de lading als die van een elektron.
, Het positron noem je het antideeltje van het elektron. Antideeltjes hebben dezelfde
massa, maar tegengestelde lading. Inmiddels is van elk bekend deeltje een bijbehorend
antideeltje ontdekt. Die verzameling van antideeltjes noem je antimaterie. Een
antideeltje bestaat maar heel kort. Zodra een deeltje botst met zijn antideeltje
veranderen de twee deeltjes in twee fotonen.
Muon
Een muon heeft vergelijkbare eigenschappen als het elektron, maar dan met een 200
keer zo grote massa.
§C.2 Kernreacties
Atoomnummer en massagetal
Het aantal protonen in de kern bepaalt de atoomsoort met bijbehorende chemische
eigenschappen.
74
Ge kan je ook schrijven als 74Ge of Ge-74 of
32
Germanium-74.
Alfa-straling bestaat uit 2 protonen en 2 neutronen.
Dat is dus de kern van een atoom helium-4. Je ziet
aan het massagetal en ladingsgetal dan β- straling
bestaat uit elektronen en β+-straling uit positronen.
Verval- en kernreacties
In Binas tabel 25 staat bij C-14 in de laatste kolom β- 0,156. Dit betekent dat bij verval
van C-14 een elektron de kern verlaat met maximale kinetische energie van 0,156 MeV.
Voor een vervalreactie gelden twee behoudswetten:
- Behoud van het ladingsgetal: de totale lading van de reactie is gelijk aan de
totale lading na de reactie.
- Behoud van het massagetal: het totale aantal protonen neutronen voor de
reactie is gelijk aan het totale aantal protonen en neutronen na de reactie.
Een andere reactie waarbij een instabiele kern kan overgaan in een stabiele kern is door
K-vangst. Bij dit proces wordt een elektron uit de elektronenwolk opgenomen in de
kern en combineert dan met een proton tot een neutron volgens:
