Hallo!
Kann mir jemand den Aufbau der Protonen und Neutronen (up- und
down-Quark), die Halbwertszeit, Kernfusion und Kernspaltung,
die dazugehörigen Energie - und Massenveränderungen, die
wichtigen Einheiten (MeV, u, c) und wie man die bei der
Kernspaltung freigestzte Energie berechnet (E=mc2) mit eigenen
Worten(verständlich) erklären?
'n bisschen viel auf einmal, findest Du nicht?
Aufbau von Protonen und Neutronen: Beide bestehen jeweils aus 3 Quarks der Farbladungen rot, grün und blau. Das Proton besteht aus den Quarks uud, das Neutron udd. Daraus ergeben sich die Ladungen von +1e bzw. 0. Ein Neutron kann in ein Proton zerfallen, indem ein d-Quark in ein u-Quark umgewandelt wird. Dabei wird ein W-Boson freigesetzt, das in Nullkommanix in ein Elektron und ein Antineutrino zerfällt. Das nennt sich β-Strahlung.
Halbwertszeit: Die Zeit, in der rein statistisch die Hälfte aller betrachteten Kerne eine Kernumwandlung durchlaufen.
Kernfusion und Kernspaltung: Puh! … lies mal selbst ein bisschen nach und frag dann, was Du nicht verstanden hast, sonst schreib ich mir hier die Finger wund.
Energie- und Massenveränderungen: Wenn man die Ruhemassen aller Teilchen vor der Reaktion und nach der Reaktion vergleicht, stellt man fest, dass ein winziger Betrag fehlt (Massendefekt). Dieser steckt in der freigesetzten Energie (Strahlung + Bewegungsenergie der Produkte). Diesen Betrag kann man nach der Einstein-Formel E = mc² ausrechnen, wobei in diesem Fall für m der Massendefekt eingesetzt wird.
Einheiten: 1 u = 1/12 der Masse des häufigsten Kohlenstoffatoms. c = 3 * 108 m/s (Lichtgeschwindigkeit. MeV = Megaelektronvolt = 106 eV. 1 eV ist die Energie, die ein Elektron beim Durchlaufen einer Beschleunigungsspannung von 1 V aufnimmt. Hier gilt die einfache Formel: W = Q U (W: Energie, Q: Ladung, hier: Elementarladung, U: Beschleunigungsspannung). Wieviel 1 eV und 1 u in J bzw. kg ist, kannst Du selber nachschlagen oder ausrechnen. Wichtig ist noch, dass in der Teilchenphysik Massen häufig nicht in kg oder u angegeben werden, sondern in MeV/c². Warum? Beantworte Dir die Frage selbst… Als Beispiel: Wenn ich’s richtig weiß, hat das Elektron eine Masse von 0,551 MeV/c² (oder waren es 0,511 MeV/c²?)
Jetzt stelle ich Dir abschließend noch eine Frage, die ich in ähnlichen Fällen anderen Schülern (übrigens auch meinen eigenen) auch schon gestellt habe, aber noch nie eine vernünftige Antwort bekommen habe:
Steht das nicht in Deinem Physik-Buch drin?
Warum glaubst Du (bzw. glaubt Ihr), dass es bequemer ist, im Internet nach Infos zu suchen? Das Schulbuch wurde immerhin für Schüler geschrieben und zwar in der Absicht, einen Sachverhalt auf genau dem Niveau zu erklären, wie es Schüler verstehen können (sollten). Dabei hat man versucht, den ganzen unnötigen Ballast wegzulassen.
Dringender Rat: Lies Dein Schulbuch! Wenn dann noch was unklar ist, weil der Autor sich ungeschickt ausgedrückt hat, oder weil er eine andere Schreibweise verwendet als Euer Lehrer, dann wird man Dir hier gerne antworten!
Michael