close

Anmelden

Neues Passwort anfordern?

Anmeldung mit OpenID

Blatt 1 - Universität Leipzig

EinbettenHerunterladen
Dr. Daniel Spemann
Nukleare Festk¨
orperphysik
Fakult¨
at f¨
ur Physik und Geowissenschaften
Universit¨
at Leipzig
WS 2014/15
Blatt 1
¨
Ubungen
zur Kernphysik
1. Aufgabe: (5 Punkte)
Zeigen Sie, ausgehend vom relativistischen Energiesatz
2
Eges
= p2 c2 + m20 c4 ,
dass die kinetische Energie Ekin im ultrarelativistischen Fall (pc
m0 c2 ) durch Ekin = pc − m0 c2 und
2
2
im nichtrelativistischen Fall (pc
m0 c ) durch Ekin = p /2m0 gegeben ist!
2. Aufgabe: (4 Punkte)
Bei welchen Geschwindigkeiten betr¨
agt die relativistische Massenzunahme 10% der Ruhemasse f¨
ur Elektronen, Neutronen und Protonen? Bei welchen Geschwindigkeiten verdoppelt sich die Masse?
3. Aufgabe: (11 Punkte)
Am HERA-Beschleuniger des DESY in Hamburg werden Elektronen auf Ee = 27,5 GeV und Protonen auf
Ep = 920 GeV beschleunigt und zur Kollision gebracht. F¨
ur die folgende Rechnung sollten die Teilchen
als ultrarelativistisch angesehen werden. Die Verwendung von Vierervektoren ist zu empfehlen.
a) Wie groß ist die Reaktionsenergie im Schwerpunktsystem?
b) Wie groß ist die Geschwindigkeit des Schwerpunktes beim HERA im Laborsystem?
c) Auf welche Energie muss ein Elektron beschleunigt werden, um bei einer Kollision mit einem ruhenden Proton die gleiche Schwerpunktsenergie wie oben zu erreichen?
4. Aufgabe: (7 Punkte)
Ein Protonenstrahl mit einer kinetischen Energie von Ekin = 3,0 MeV wird in einem Faradaybecher
aufgefangen (Metallbecher zur Strahlstrommessung).
a) Welche thermische Leistung wird in dem Faradaybecher deponiert, wenn der Strahlstrom 21 µA
betr¨
agt?
b) Welche Temperatur hat der Faradaybecher im station¨aren Fall bei dieser Leistung, wenn er u
¨ber
eine 1 mm dicke Glimmerplatte mit einer wassergek¨
uhlten Aufh¨angung verbunden ist (Kontaktfl¨
ache 2900 mm2 )? Die Temperatur der externen Aufh¨angung wird auf 18◦ C konstant gehalten.
Die thermische Leitf¨
ahigkeit von Glimmer betr¨agt λ = 0.5 W m−1 K−1 .
c) Nehmen Sie an, dass die Leistung in a) als W¨armestrahlung u
¨ber die gleiche Kontaktfl¨ache von 2900
mm2 abgegeben wird (der Faradaybecher befindet sich im Vakuum). Welche Temperatur erreicht
der Faradaybecher in diesem Fall, wenn er als schwarzer Strahler angesehen werden kann und das
umgebende Strahlrohr eine Temperatur von 21◦ C besitzt? Welche Schlussfolgerungen ziehen Sie
daraus?
Document
Kategorie
Technik
Seitenansichten
6
Dateigröße
83 KB
Tags
1/--Seiten
melden