CERN ziet eerste botsingsdeeltjes
vwo, Moderne Fysica, gevorderd, 20 min
- Informatie
-
Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel.Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde onderwijs op de middelbare school.
Opgave
|
|
|
Bron: CERN © Alle rechten voorbehouden. |
|
|
|
|
|
Bron: Volkskrant 2 september 2008 © Alle rechten voorbehouden. |
Vragen en opdrachten
ab
c
d
e
f
g
h
Uitwerking vraag (a)
Omtrek van een cirkel O = 2π r. Dus r = 27000/2π = 4,3 km.
Uitwerking vraag (b)
De protonen zijn positief geladen deeltjes die bewegen in een magnetisch veld. Op bewegende lading in een magnetisch veld wordt de Lorentzkracht uitgeoefend. De richting van die kracht is naar het middelpunt. Draai in gedachte de v-pijl van de protonen naar de B-vector van het magnetisch veld. De voortgaande beweging van een rechtse schroef of kurkentrekker geeft de richting van de Lorentzkracht. Je kunt de richtingen ook vinden met de rechterhandregel: ‘ Vang de stroom op in de palm van je rechterhand en houdt de vingers in de richting van het magnetisch veld; de duim geeft de richting van de Lorentzkracht’. Zie ook figuur
|
|
Uitwerking vraag (c)
Er zijn enorm sterke magnetische velden nodig om de protonen in hun baan te houden. Dat komt door hun grote snelheid (bijna de lichtsnelheid). Ze vliegen makkelijk uit de bocht.Voor die sterke magneetvelden zijn weer heel grote stromen nodig in de elektromagneten die om de ring heen zitten. Die grote stromen kunnen alleen gemaakt worden in supergeleidend materiaal. Supergeleiding treedt op bij zéér lage temperaturen.
Uitwerking vraag (d)
7 TeV = 7∙10 12 ∙1,6∙10 -19 = 11∙10 -7 J
Uitwerking vraag (e)
E kin=½m v 2 = ½ ∙0,2∙10 -3 ∙0,1 2 = 10∙10 -7 J
Uitwerking vraag (f)
De energieën zijn van dezelfde orde.
Uitwerking vraag (g)
Voor een proton is dat toch erg veel energie, omdat die zit opgeslagen in een veel kleiner massa. Denk maar aan de energie die er in een kogel zit opgeslagen met een relatief kleine massa, maar met een grote snelheid.
Uitwerking vraag (h)
Volgens Einstein komt een hoeveelheid energie van 7∙10 12 eV overeen met een massa van m = 7∙10 12 ∙1,6∙10 -19 /(3,0∙10 8 ) 2 = 1,2544∙10 -23 kg. De rustmassa van een proton = 1,6726231x10 -27 kg. Dus het proton is 1,2544∙10 -23 /1,6726231∙10 -27 , dat is 7460 maal zo zwaar.
- Informatie
-
Meer opgaven van de redactie van Exaktueel kunt u hier vinden.
- Informatie
Als u wilt reageren op dit artikel moet u eerst inloggen.
RSS Feed