Kernphysik

SS 2013, HHU Duesseldorf, Prof. Dr. Thomas Heinzel
Vorlesung: Kern- und Elementarteilchenphysik, inoffizielle Mitschrift
by: Christian Krause, Matr. 1956616 A TUTORIUM
• 12 Äquivalente Protonen → starkes, eindeutiges Signal
• chemisch inert
• sehr gut löslich (außer in Wasser)
→ Zoom in z.B. den 7.2 ppm-Peak von Toluol: Komplexe Feinstruktur (mit Auflösung von 10 −4 ppm)
Faustregel: Resonanzfrequenz sieht bis zu 3 Bindungslängen
Zusätzlich: Kernspins koppeln aneinander und bilden ein Spin-Multiplett.
A.5 Altersbestimmung und andere Anwendungen
A.5.1 Altersbestimmung
Häufigkeit der Isotope ändert sich durch Zerfälle → Isotopen-Verhältnisse → Alter
⇒ T 1/2 ≈ Zeitraum von Interesse
Wesentliche Gebiete:
Kulturhistorisch T 1/2 ≈ 1000 - 10000 a ( 14 C)
Astronomisch/Geologisch: T 1/2 ≈ 10 8 − 10 9 a (Uran-Blei, Rubidium-Strontium)
Bildung Objekt zur Zeit t 0 → N(t 0 ) radioaktive Kerne
→ N(t) = N(t 0 )e −λ(t−t0) ⇒ ∆t = t − t 0 = 1 ( )
λ ln N(t0 )
N(t)
14 C-Methode
14 C durch Höhenstrahlung
14 N + n → 1 4C + p (mit n aus Höhenstrahlung)
Erzeugungsrate 14 C ≈ 2, 5 · 10 4 m −2 s −1 , Häufigkeit: H( 14 C)
H( 12 = 1, 2 · 10−12
C)
14 C wird über Stoffwechel aufgenommen
H( 14 C) im Lebewesen = const. bis zum Tod. Fällt dann ab mit T 1/2 = 5730a
∆T -Bestimmung ca. 500a - 40.000 a möglich.
Altersbestimmung von Gestein:
Falls Tochterkern stabil → Isotopenzusammensetzung des Elements ändert sich
Uran-Blei-Methode:
Seite 79