Aufgabe 1: Kurzfragen

1.

Das $K^{*0}$ zerfällt dominant in ein geladenes Kaon und ein geladenes Pion. Welche Ladung trägt das Pion?

2.

Die Reichweite von starker und schwacher Wechselwirkung ist begrenzt. Was ist der Unterschied in den zugrundeliegenden Mechanismen?

3.

In hochenergetischen Elektron-Proton-Streureaktionen beobachten Sie, dass das Elektron häufig an einem Antiquark im Proton streut. Interpretieren Sie kurz die Beobachtung!

4.

Der Zerfall $\ce{^22_11Na} \to Xe^+\nu_e$ wird beobachtet, der Zerfall $\ce{^1_1H} \to Xe^+\nu_e$ ($X$ sei der jeweilige Tochterkern) hingegen nicht. Warum?

5.

Ein Tritiumkern und ein Wasserstoffkern werden auf eine Energie von jeweils $\SI{5}{\giga\electronvolt}$ beschleunigt und in ein transparentes Medium mit einem Brechungsindex von $n = \num{1.5}$ geschossen. Sie beobachten, dass bezüglich der Flugbahnen der Teilchen Licht emittiert wird. Für welches Teilchen ist der Winkel, unter dem das Licht emittiert wird, größer? Begründen Sie Ihre Antwort!

6.

Betrachten Sie zwei Isobare mit unterschiedlichen Kernladungszahlen $Z_2 > Z_1$ und Lebensdauern $\tau_2$ und $\tau_1$. Beide seinen instabil gegen $\alpha$-Zerfälle. Geben Sie einen Grund dafür an, dass $\tau_2 > \tau_1$ ist!

7.

Was ist die Bedeutung eines Formfaktors in Streureaktionen der Kern- und Teilchenphysik?

8.

Kernkräfte werden auch durch den Austausch von Pionen beschrieben. Schätzen Sie anhand der Pionmasse ($m_\pi \simeq \SI{140}{\mega\electronvolt\per{c}\squared}$) ihre Reichweite ab!

9.

Die Existenz des $\Omega^-$ lässt sich nur durch die Existenz eines Farbfreiheitsgrades erklären. Warum?

11.

Bis zu welcher ungefähren Masse können Kerne in Fusionsreaktionen in Sternen erzeugt werden? Begründen Sie Ihre Antwort!

12.

Was versteht man unter “magischen Zahlen”?