Atom-, kjerne- og partikkelfysikk
Kjernens byggesteiner, massedefekt og bindingsenergi, radioaktivt henfall, halveringstid og aktivitet, fisjon, fusjon og standardmodellen.
Faglig kvalitetssikret av lærere og toppstudenter · Følger læreplanen (LK20) · Sist oppdatert 2026-09-16
1. Atomkjernen: A = Z + N
Protontallet Z gir grunnstoffet, nøytrontallet N gir isotopen, og massetallet er summen A = Z + N. Figuren viser jern-56 og seks andre nuklider fra kapittelet med alle tre tallene.
2. Protonet veier 1836 elektroner
Kapittelet oppgir protonmassen 1,673 · 10⁻²⁷ kg og elektronmassen 9,11 · 10⁻³¹ kg. Forholdet mellom dem er 1 836, og det er grunnen til at nesten hele atommassen sitter i kjernen.
3. Fra rosinbolle til sannsynlighetssky
Thomson (1904), Rutherford (1911), Bohr (1913) og den kvantemekaniske modellen ved siden av hverandre – og hva hver av dem måtte gi opp.
4. Bohr: E_n = −13,6/n² eV
Energinivåene i hydrogen regnet ut av E_n = −13,6/n² eV, med tre overganger ned til n = 2 og bølgelengdene de gir.
5. Massedefekt blir bindingsenergi
Jern-56 regnet ut i sin helhet: Δm = 0,52846 u gir E_B = 492,3 MeV, altså 8,79 MeV per nukleon – kildens 8,8 MeV.
6. Toppen ved jern forklarer både fisjon og fusjon
Bindingsenergi per nukleon mot massetall, regnet ut av massedefekten for hver enkelt kjerne. Toppen ligger ved Fe-56 med 8,79 MeV per nukleon.
7. α, β⁻, β⁺ og γ – hva endrer seg?
De fire henfallstypene med hva som sendes ut og hvordan Z, A og N endrer seg, pluss de generelle likningene.
8. Nuklidekartet: hvert henfall flytter et fast antall ruter
N vannrett og Z loddrett. Fra U-235 flytter alfa to ruter ned og to til venstre, beta-minus én opp og én til venstre, og beta-pluss én ned og én til høyre.
9. Papir, aluminium, bly – slik skiller du α, β og γ
Absorpsjonsforsøket: alfa stoppes av et papirark, beta av noen millimeter aluminium, og gamma svekkes bare av tykt bly.
10. Samme henfall, to akser: kurve og rett linje
N(t) = N₀·(½)^(t/T½) tegnet på lineær og logaritmisk akse ved siden av hverandre. Til venstre en kurve, til høyre en rett linje.
11. Eksamensoppgaven: 800 Bq og halveringstid 12 timer
En kilde starter på 800 Bq med halveringstid 12 timer. Etter 36 timer er aktiviteten 100 Bq, og etter 48 timer akkurat 50 Bq.
12. A = λN – fra aktivitet til antall kjerner
Med T½ = 12 timer blir λ = 1,605 · 10⁻⁵ per sekund, og en aktivitet på 800 Bq krever 4,99 · 10⁷ radioaktive kjerner.
13. Terninger som kjerner: halveringstid på 3,8 kast
216 terninger kastes, og alle som viser en bestemt verdi fjernes. Halveringstiden blir 3,80 kast – regnet ut av T½ = ln 2 / (−ln(5/6)).
14. Dobbel avstand gir en fjerdedel av tellehastigheten
Strålingen fra en punktkilde fordeler seg over en kuleflate som vokser som r². Ved dobbel avstand er tellehastigheten 25 prosent, ved fire ganger avstanden 6,25 prosent.
15. Fisjon: U-235 spaltes av ett nøytron
U-235 + n → Kr-92 + Ba-141 + 3n + omtrent 200 MeV. Både A og Z balanserer, og energien tilsvarer 0,85 MeV per nukleon.
16. Tre nøytroner ut betyr tre nye fisjoner inn
Hver fisjon sender ut tre nøytroner. Treffer alle tre en ny urankjerne, tredobles antall fisjoner for hver generasjon: 1, 3, 9, 27, 81, 243 – til sammen 364.
17. Fusjon: to lette kjerner blir én tyngre
H-2 + H-3 → He-4 + n + 17,6 MeV. Både A og Z balanserer, og energien tilsvarer 3,52 MeV per nukleon.
18. Fisjon vinner per reaksjon, fusjon per nukleon
Per reaksjon gir fisjonen omtrent 200 MeV mot fusjonens 17,6 MeV. Per nukleon snur det: 0,85 MeV mot 3,52 MeV.
19. Standardmodellen: byggesteinene og kreftene
Seks kvarker, seks leptoner og kraftpartiklene foton, W og Z, gluon og Higgs. Protonet er uud og nøytronet udd – og det er nok til å regne ut kvarkladningene.
Relaterte sider
- Visual Learning
- Visuell Fysikk 2
- Fysikk 2
- Atomkjernen: A = Z + N
- Protonet veier 1836 elektroner
- Fra rosinbolle til sannsynlighetssky
- Bohr: E_n = −13,6/n² eV
- Massedefekt blir bindingsenergi
- Toppen ved jern forklarer både fisjon og fusjon
- α, β⁻, β⁺ og γ – hva endrer seg?
- Nuklidekartet: hvert henfall flytter et fast antall ruter
- Papir, aluminium, bly – slik skiller du α, β og γ
- Samme henfall, to akser: kurve og rett linje
- Eksamensoppgaven: 800 Bq og halveringstid 12 timer
- A = λN – fra aktivitet til antall kjerner
- Terninger som kjerner: halveringstid på 3,8 kast
- Dobbel avstand gir en fjerdedel av tellehastigheten
- Fisjon: U-235 spaltes av ett nøytron
- Tre nøytroner ut betyr tre nye fisjoner inn
- Fusjon: to lette kjerner blir én tyngre
- Fisjon vinner per reaksjon, fusjon per nukleon
- Standardmodellen: byggesteinene og kreftene