STOCKHOLS UIVERSITET FYSIKU Tntamn Kvantfysik 6p för Fyun Tid 9:-15:, frdag 3 mars 6. Hjälpmdl: formlsamling, räknar, physis handbook 1 a Ang d partiklslag som har färg. För varj partikl ang tt möjligt värd av färg. Quarks and anti-quarks arry olour. A quark an hav, for xampl rd and an anti-quark anti-rd. A gluino arris a olour-antiolour ombination, g, rdantiblu. b Vilka av följand partiklraktionr är int tillåtna? Förklara ditt svar. i p + p π + K + + ii µ + µ π + π iii Λ iv π + v π + + π K + K + + π + p + π + π + υ + π + µ + υ + + υ µ i ii iii iv v ok! ok! o harg onsrvation violatd o harg onsrvation violatd o harg onsrvation violatd, plus muon lptonnumbr Bskriv gnskaprna hos n svartkropp. Förklara varför dn klassiska fysikn int kan bskriva svartkroppstrålning. A blakbody is a prft aborbr and prft mittr. A blakbody is in thrmal quilibrium. Th mission is govrnd by a haratristi tmpratur-dpndnt distribution. Provid a skth if nssary. Plank s radiation law dsribs this. Rayligh-Jans lassial physis prdits infinit nrgy missions as th wavlngth rdus UV atastroph. Toppn i våglängdsfördlningn från n svartkrop liggr i dt ultravioltta områdt. Uppskatta dss tmpratur.
UV rgion approximatly 1nm 38nm howvr, this diffrs in som dfinitions, g whn on onsidrs far ultra-violtt! Us Win s displamnt law to dsrib radiation pak 3 λ T.898 mk max 3.898.898 > T > 9 9 38 3 6 7.6 K > T >.9 K 3 3 a Bskriv tt xprimnt som visar att n lktron md kvanttalt l har l+1 möjliga värdn av m l. Provid dtails of th Zman fft. agnti fild hangs nrgy lvls aording to E µ B µ B µ L l + 1 valus of L and thrfor l + 1 ' nw' nrgy lvls.a diagram suh as th on blow ould hlp. b Bskriv Strn-Grlah xprimntt oh förklara hur dt gr bvis för lktronspinn. Strn-Grlah shoot nutral silvr atoms through a nonuniform magnti fild. A nutral silvr atom is quivalnt to a singl ltron with spin-up, spin-down possibilitis. Two split bams ar obsrvd sin a for F-dU/d us formula for nrgy as givn in th qustion abov ats on th two possibl spin-stats. ot, that th spin quantum numbr is not th orbital quantum numbr l sin an odd numbr of split-stats would b obsrvd. An vn numbr ar obsrvd, onsistnt with spin-up or spin-down possibilitis. A diagram
is shown blow. ot, for full marks in th xam, a diagram of suh sophistiation is not ndd. A good dsription with words will suffi! 4 En mätning av n kulas hastight görs. Rsultatt är 45 km/h. Osäkrhtn i hastightn är.5%. Uppskatta dn minsta osäkrht i kulans position som kan man förvänta sig. Kulans massa är 3g. p x h p.3 45 34 6.63 3 x 3.54 m.1875 Fators of irrlvant in this. 3.5/6 6.1875kgms 5 Bindningsnrgin för n KCL-molkyl är 4.43 V. Uppskatta jämviktssparationn för K + oh Cl - jonr. Förklara varför ditt svar bara är n approximation. 3p -1 BE affinity p i i 4.341V affinity 3.61V p 3.61 4.341 4.43 5.161V p 4πε r r 4 3.14 8.85 19 1.6 1 Answr is an approximation sin th ions ar not point hargs. Eltron louds an ovrlap. 8.7 8.7 19 19 J.79 6 Uppskatta radin samt bräkna bindningsnrgin för nuklidrna: m
a b 1 4 Sn Ca Radius R 1.A a R 1. 1 b R 1. 4 Binding nrgy 5.95fm 4.17fm a E 11.9344 5 1.783 7 1.866494 1.66 b E 41.958618 1.783 1.866494 1.66 7 7 1.4GV.36GV 7 a Förklara uttrykn aktivitt oh halvringstid md avsnd på radioaktivt söndrfall.. Ativity numbr of days pr sond Half-lif Tim takn for a sampl of radioativ nulids to day to /. b 39 Pu söndrfallr via alfa-söndrfall oh har halvringstidn år. Ett rnt prov av 39 Pu har aktivittn 1 Bq vid tidn t. Bräkna: i Dn totala massan av provt vid t. ii Antalt 39 Pu atomr i provt vid t år. iii Dn totala nrgin som har släpps ut ftr år. Atommassan hos 39 Pu är 39.5158u 3p
J.6x 8.4 1.65x 1.96x Total_nrgy rlasd J 8.4 1.66 4.6 35.439-39.5158 - day Enrgy rlasd in on alpha - 1.65 1.96.435 1.66 39.5 1.96 1.96 / 9.1 9.1 6 6 365 ln ln -7 4 35 6 6 365 9.1 7 1 1 1/ Q iii ii kg ass s T R i H U Pu λt λ λ