1 Bellenvat. 1.1 Intorductie. 1.2 Impuls bepaling

Vergelijkbare documenten
(a) Noem twee eigenschappen die quarks en leptonen met elkaar gemeen hebben.

Theory DutchBE (Belgium) De grote hadronen botsingsmachine (LHC) (10 punten)

HOVO: Gravitatie en kosmologie OPGAVEN WEEK 1

NATIONALE NATUURKUNDE OLYMPIADE. Tweede ronde - theorie toets. 21 juni beschikbare tijd : 2 x 2 uur

(a) Noem twee eigenschappen die quarks en leptonen met elkaar gemeen hebben.

Onder constituenten verstaat men de fundamentele fermionen: de quarks in het versnelde proton of anti-proton, t of de versnelde elektronen of

Eindexamen wiskunde B vwo II

Correctievoorschrift Schoolexamen Moderne Natuurkunde

1 Uitgewerkte opgaven: relativistische kinematica

Uitwerkingen van het Tentamen Moleculaire Simulaties - 8C Januari uur

Examen VWO. wiskunde B. tijdvak 2 woensdag 22 juni uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

vwo wiskunde b Baanversnelling de Wageningse Methode

Examen VWO. wiskunde B1,2. tijdvak 1 dinsdag 2 juni uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Tentamen Klassieke Mechanica, 29 Augustus 2007

Verwijzingen naar definities en stellingen die bij een bewijs mogen worden gebruikt zonder nadere toelichting.

Versnellers en Detectoren

Dit tentamen bestaat uit vier opgaven. Iedere opgave bestaat uit meerdere onderdelen. Ieder onderdeel is zes punten waard.

Eindexamen havo wiskunde B pilot II

10.0 Voorkennis. y = -4x + 8 is de vergelijking van een lijn. Hier wordt y uitgedrukt in x.

Eindexamen vwo natuurkunde pilot 2014-II

Eindronde Natuurkunde Olympiade theorietoets deel 1

Eindexamen wiskunde B1-2 vwo I

Vectormeetkunde in R 3

Eindexamen vwo wiskunde B 2013-I

Eindronde Natuurkunde Olympiade 2018 theorietoets deel 1

Examen VWO. wiskunde B (pilot) tijdvak 2 woensdag 19 juni uur

Examen VWO. wiskunde B. tijdvak 2 woensdag 19 juni uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Uitwerkingen tentamen optica

Eerste- en derdegraadsfunctie

wiskunde B havo 2017-I

Deeltjes en velden donderdag 3 oktober 2013 OPGAVEN WEEK 2

0,55 1,20 1,75 2,20 2,55 2,80 2,95 3 2,95 2,80 2,55 2,20 1,75

Technische Universiteit Eindhoven

Les 1 Kwadraat afsplitsen en Verzamelingen

Examen VWO wiskunde B. tijdvak 2 woensdag 19 juni uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Eindexamen wiskunde B1-2 vwo 2002-I

Ruimtewiskunde. college. Het inwendig- en het uitwendig product. Vandaag. Hoeken Orthogonaliteit en projecties. Toepassing: magnetische velden

Examen VWO. wiskunde B1,2

Tentamen Statistische Thermodynamica MST 19/6/2014

De vergelijking van Antoine

Eindexamen natuurkunde vwo II

Oefenzitting 2: Parametrisaties.

OEFENTOETS VWO B DEEL 3

wiskunde B vwo 2016-I

Vraag Antwoord Scores. 1 maximumscore 2 De staplengte is 1600 : De staplengte is 0,580 meter, dit is 58 (cm) (of 0,58 meter) 1

1. Langere vraag over de theorie

OEFENPROEFWERK VWO B DEEL 3

Paragraaf 4.1 : Gelijkvormigheid

Begripsvragen: Elektrisch veld

1 maximumscore 2 afstand = 1 invullen 1 0, , ,55 = 1,2 1

Examen VWO. wiskunde B. tijdvak 1 woensdag 18 mei 13:30-16:30 uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Inwendig product, lengte en orthogonaliteit

Tussentoets Analyse 2. Natuur- en sterrenkunde.

Examen VWO. wiskunde B. tijdvak 1 woensdag 18 mei 13:30-16:30 uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Eindexamen vwo wiskunde B pilot 2013-I

Schoolexamen Moderne Natuurkunde

Relativistische interacties. N.G. Schultheiss

Eindexamen wiskunde B1-2 vwo 2006-I

TENTAMEN ELEKTROMAGNETISME (3D020)

Gravitatie en kosmologie

wiskunde B pilot vwo 2017-II

Examen VWO. Wiskunde B1,2 (nieuwe stijl)

Uitwerking Opgave Zonnestelsel 2005/2006: 1. 1 Het Zonnestelsel en de Zon. 1.1 Het Barycentrum van het Zonnestelsel

Inwendig product, lengte en orthogonaliteit in R n

Een symmetrische gebroken functie

Speciale relativiteitstheorie

Eindexamen vwo wiskunde B pilot II

14.0 Voorkennis. sin sin sin. Sinusregel: In elke ABC geldt de sinusregel:

Eindexamen wiskunde B1-2 vwo 2006-II

Examen VWO wiskunde B. tijdvak 1 woensdag 22 mei uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

wiskunde B havo 2015-II

Een deels bestaande PowerPointpresentatie voor de cursus in de aandacht gebracht cq bewerkt door:

Examen HAVO. wiskunde B. tijdvak 1 vrijdag 19 mei uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Examen VWO. wiskunde B1 (nieuwe stijl)

De Broglie. N.G. Schultheiss

Einstein (6) v(=3/4c) + u(=1/2c) = 5/4c en... dat kan niet!

Eindexamen natuurkunde pilot vwo II

Examen VWO. wiskunde B (pilot) tijdvak 2 woensdag 21 juni uur

Tentamen Fysica: Elektriciteit en Magnetisme (MNW)

Aanvulling hoofdstuk 1 uitwerkingen

Diagnostisch Schoolexamen Natuurkunde Klas 6, periode E2 120 minuten

Eindexamen wiskunde B1 vwo 2004-II

Examen VWO. wiskunde B1,2 (nieuwe stijl)

1 Leerlingproject: Kosmische straling 28 februari 2002

Elementaire Deeltjesfysica

2 Kromming van een geparametriseerde kromme in het vlak. Veronderstel dat een kromme in het vlak gegeven is door een parametervoorstelling

Voorbereiding toelatingsexamen arts/tandarts

Large Hadron Collider. Werkbladen. HiSPARC. 1 Inleiding. 2 Voorkennis. 3 Opgaven atoombouw. C.G.N. van Veen

Vraag Antwoord Scores. Het verschil is (0,0017 uur, dat is) 6 seconden (of nauwkeuriger) 1

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Biomedische Technologie, groep Cardiovasculaire Biomechanica

WI1708TH Analyse 3. College 5 23 februari Challenge the future

Deeltjes in Airshowers. N.G. Schultheiss

Examen havo wiskunde B 2016-I (oefenexamen)

Examen VWO. wiskunde B (pilot) tijdvak 1 woensdag 13 mei uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

In het internationale eenhedenstelsel, ook wel SI, staan er negen basisgrootheden met bijbehorende grondeenheden. Dit is BINAS tabel 3A.

Extra oefeningen: de cirkel

Eindexamen havo wiskunde B pilot 2013-I

Achter het correctievoorschrift is een aanvulling op het correctievoorschrift opgenomen.

Samenvatting Natuurkunde Hoofdstuk 1

Eindexamen havo wiskunde B pilot I

Transcriptie:

1 Bellenvat 1.1 Intorductie In dit vraagstuk zullen we een analyse doen van een bellenvat foto die genomen is van een interactie van een π bundeldeeltje in een waterstof bellenvat. De bijgesloten foto laat de sporen zien die achtergelaten zijn door geladen deeltjes die door het met vloeibaar waterstof gevulde bellenvat zijn gegaan. Het gaat hier om een relatief laagenergetische π bundel dat interageert met protonen in het bellenvat. Het bellenvat wordt op een temperatuur van 20K gehouden, wat net boven het kookpunt van vloeibaar waterstof is. Als de pionen de detector binnenkomen wordt een zuiger verplaatst waardoor de druk iets afneemt. Hierdoor gaat de vloeistof koken. De belletjes worden het eerst gevormd op de plekken waar sporen energie in de vorm van ionisatie hebben achtergelaten. De reactie van figuur 1 laat de productie van een paar van neutrale deeltjes zien. Deze deeltjes laten uiteraard geen spoor achter. Na enige tijd vervallen ieder van de deeltjes naar twee andere geladen deeltjes: gevolgd door en π p Λ 0 K 0 (1) Λ 0 π p (2) K 0 π π + (3) We nemen nu aan dat de massas van proton (m p = 938.3MeV/c 2 ) en pion (m π = 139.4MeV/c 2 ) exact bekend zijn en we zullen de massas van de K en Λ bepalen. 1.2 Impuls bepaling Om de impulsen van de geproduceerde geladen deeltjes te bepalen is het bellenvat in een magneetveld geplaatst. Hierdoor beschrijven de deeltjes kurkentrekker vormige banen. Het magneetveld van 1.5 T staat loodrecht op de foto en komt het papier uit. Het impuls van de deeltjes is evenredig met de kromtestraal,r, van de baan. Deze kan bepaald worden uit de sagitta en koord lengte r = ( L 2 /8s ) + s/2 (4) Eerlijkheidshalve is dit alleen waar als de baan van het deeltje in een vlak loodrecht op het magneetveld ligt. Deze foto is daar speciall voor geselecteerd. In deze foto is de eigenlijke kromtestraal van de sporen vermenigvuldigd met een vergrotingsfactor g, r=gr. Voor figuur 3 geldt dat g=hoogte van de foto in mm gedeeld door 173 mm. 1

Figuur 1: Bellenvat foto 2

Figuur 2: Definitie van de variabelen 3

Het impuls van deeltjes is evenredig met de kromtestraal van hun baan. Om dit af te leiden voor relativistische deeltjes beginnen we met de wet van Newton. F = d p/dt = e v B (5) Omdat de absolute waarde van de snelheid niet verandert, alleen de richting, kunnen we de x en y component van de snelheid schrijven als: en p = γmv, dus geldt: v x (t) = v cos vt R v y (t) = v sin vt R d p/dt = mγd v/dt = mγ(v 2 /R)ˆr = evbˆr (6) waar ˆr de eenheidsvector langs de straal is. Hieruit volgt dan mγv/r = p/r = eb (7) Of in natuurlijke eenheden: pc(in ev ) = crb (8) Dus p(mev/c) = 299.8 R(m) B(T ) 1.3 Meting van de hoeken Teken rechte lijnen van het primaire interactie punt naar de plekken waar de Lambda en de K verschijnen. Trek deze lijnen door. Teken ook de raaklijnen aan de cirkels van de vier sporen bij de productiepunten. Ga nauwkeurig te werk! Meet de hoeken met een Geo driehoek, of trek hulplijnen en bepaal de hoeken met arctangens. ( gebruik figuur 3 of 4 voor de metingen en figuur 2 voor de definities.) 1.4 Analyse Hieronder geven we de relevante formules: p + sin θ + = p sin θ p 0 = p + cos θ + p cos θ E 0 = E + + E E ± = p 2 ± + m 2 ± m 0 = E0 2 p 2 0 4

Hierin geven de subscripts aan of we ovr het positief geladen, negatief geladen of neutrale deeltje hebben. Merk op dat als we de twee impulsen en de twee hoeken kennen dan zijn niet alle vergelijkingen nodig om m 0 te vinden. Dit is soms goed omdat we vaak een van de variabelen niet goed kunnen bepalen. We kunnen dan de extra vergelijking gebruiken om deze uit te rekenen. Als alle variabelen bekend zijn kunnen we de extra variabele in een fit gebruiken om de nauwkeurigheid te verbeteren. 1.5 K verval Meet de drie variabelen r +, r, θ + en θ. Elimineer die meting waarvan jij denkt dat hij het minst nauwkeurig gemeten is. Gebruik de vergrotingsfactor g om de echte kromtestralen uit te rekenen. en bereken hieruit de impulsen van een of beide pionen. Gebruik de bovenstaande formules om de rustmassa van de K 0 te bepalen in MeV. Leid een schatting van de fout op de meting af uit een schatting van de fout op de gemeten waarden. 1.6 Lambda meting Het proton spoor is te recht om een betrouwbare meting te geven.en ook is θ + erg klein, en de massa van de lambda is hiervoor nogal gevoelig. Neem aan dat θ + = (0.32 ± 0.05) o. Meet r en θ. Bereken m Λ op gelijke manier als voor de K 0. Vergelijk je metingen met de standaard waarden en geef commentaar. 1.7 Levensduur Bereken de levensduur van de twee deeltjes Lambda en K in het lab systeem en in het rustsysteem van de deeltjes. 5