Kernphysik erklaert

Professor Weinsteins Kernphysikkurs behandelt die Kernbestandteile, die Bindungen des Kerns, dessen Rolle bei der atomaren Identität und die Isotope. Er stellt wichtige Instrumente wie das Periodensystem der Elemente und die Tabelle der Nuklide vor, um diese Konzepte zu erforschen.

Die starken und elektromagnetischen Kräfte bestimmen die Struktur der Atomkerne. Die Kurven der Bindungsenergie zeigen, dass schwere Kerne ihre Energie eher durch Spaltung abgeben, während leichte Kerne dies durch Fusion tun. Die Erforschung dieser Prozesse mit Hilfe von Laborgeräten im Klassenzimmer kann helfen zu verstehen, wie Teilchenbeschleuniger die Kernmaterie untersuchen.

Wenden Sie sich nun instabilen Kernen und dem Prozess des radioaktiven Zerfalls zu. Verfolgen Sie die drei Arten des Zerfalls - Alpha, Beta und Gamma - und untersuchen Sie die beteiligten Teilchen, ihre Ladung (oder deren Fehlen) und Energiebereiche. Messen Sie die Radioaktivität mit einem Geigerzähler und überlegen Sie, wie man sich gegen jede Art von Strahlung schützen könnte.

Zu den Strahlungsquellen gehören kosmische Strahlen aus dem Weltraum, natürliche radioaktive Elemente wie Uran im Boden, medizinische Verfahren und Konsumgüter. In der Vergangenheit waren auch Produkte wie Durchleuchtungsgeräte für Schuhe und Radithor, ein mit Radium versetztes Tonikum, Strahlungsquellen, die heute jedoch aufgrund von Gesundheitsrisiken nicht mehr verwendet werden.

Ionisierende Strahlung, wie die von Nuklearexplosionen, kann die DNA schädigen und stellt ein ernstes Gesundheitsrisiko dar, im Gegensatz zu nicht-ionisierender Strahlung von Mobiltelefonen und Stromleitungen, die im Allgemeinen harmlos ist. Bewusstseinsbildung und Sicherheitsmaßnahmen sind entscheidend, wenn man nuklearem Fallout ausgesetzt ist.

Um die Kernstruktur zu verstehen, untersuchen Sie zunächst ein einfaches Wasserstoffatom mit einem einzigen Proton und einem kreisenden Elektron. Fügen Sie nach und nach Neutronen und Protonen hinzu, um verschiedene Elemente und Isotope zu erzeugen, und vergleichen Sie das Verhalten des Kerns mit einem flüssigen Tropfen. Verfeinern Sie dieses Verständnis mit Hilfe des Fermi-Gas-Modells.