Teilchenbeschleuniger (2_084)
Grundkompetenz: AG 2.1, WS 3.2, WS 3.3
Am Forschungsinstitut CERN wird mithilfe moderner Teilchenbeschleuniger physikalische Grundlagenforschung betrieben. In einem Teilchenbeschleuniger werden elektrisch geladene Teilchen auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt.
a)
Die Teilchen bewegen sich in einem ringförmigen Tunnel nahezu mit Lichtgeschwindigkeit.
Sie machen dabei in einer Sekunde Umläufe und legen in dieser Zeit rund zurück.
1) Erstellen Sie eine Formel für die Berechnung der Länge eines Umlaufs in Kilometern.
b)
Wenn Teilchen im Teilchenbeschleuniger kollidieren, können neue Teilchen entstehen.
Die Wahrscheinlichkeit, dass bei einer Kollision ein Teilchen eines bestimmten Typs entsteht, beträgt .
Die Wahrscheinlichkeit für ein Ereignis wird mit berechnet.
1) Beschreiben Sie im gegebenen Sachzusammenhang ein Ereignis, dessen Wahrscheinlichkeit so berechnet wird.
2) Berechnen Sie, wie viele dieser Teilchen im Mittel entstehen, wenn Kollisionen stattfinden.
c)
Im Zentrum eines Atoms befindet sich der Atomkern. Vereinfacht können sowohl der Atomkern als auch das gesamte Atom als kugelförmig angenommen werden.
In einer Broschüre wird beschrieben, wie klein ein Atomkern im Vergleich zum gesamten Atom ist: „Hätte ein Atomkern Durchmesser, so wäre der Durchmesser des gesamten Atoms .“
1) Berechnen Sie den Durchmesser eines Atoms, wenn der Durchmesser des Atomkerns beträgt.