Διέγερση ατόμου με κρούση με μικρό πυρήνα

A… Ένας μικρός πυρήνας _ΖΧ^Α έχει φορτίο q=3,2×10^-19C, έλλειμμα μάζας 0,0326u και ενέργεια σύνδεσης ανά νουκλεόνιο 7,335ΜeV. 

i) Να υπολογίσετε τον αριθμό των πρωτονίων και τον αριθμό των νετρονίων του πυρήνα Χ. Σε ποιο στοιχείο ανήκει; Να γράψετε έναν ισότοπο πυρήνα αυτού.

ii) Να υπολογίσετε τη μάζα του πυρήνα Χ.

iii) Ποιος πυρήνας είναι περισσότερο σταθερός: ο πυρήνας Χ ή ο πυρήνας Li⁶ με ενέργεια σύνδεσης 31,56ΜeV; 

Β… Ο πυρήνας Χ επιταχύνεται από την ηρεμία από τάση V και συγκρούεται με υποθετικό άτομο δίνοντάς του το 80% της ενέργειάς του. Το ενεργειακό διάγραμμα του υποθετικού ατόμου, το οποίο έχει ένα μόνο ηλεκτρόνιο, φαίνεται στο σχήμα.

Το άτομο διεγείρεται και το ηλεκτρόνιό του μεταβαίνει από τη θεμελιώδη κατάσταση στη n=3. Κατά την αποδιέγερση εκπέμπονται δύο φωτόνια, το ένα από τα οποία έχει την ελάχιστη απαιτούμενη ενέργεια για να προκαλέσει τη διέγερση ατόμου υδρογόνου από τη θεμελιώδη κατάσταση, ενώ το άλλο έχει την ελάχιστη απαιτούμενη ενέργεια για να προκαλέσει τον ιονισμό ατόμου υδρογόνου από την πρώτη διεγερμένη κατάσταση. Να υπολογίσετε:

i) τις ενέργειες Ε₂ και Ε₃ των ενεργειακών σταθμών με n=2 και n=3, αντίστοιχα, του υποθετικού ατόμου.

ii) την τάση που επιτάχυνε το βλήμα.

Δίνονται: m_p=1u, m_n=1,01u, e=1,6×10^-19C, E_1,Η=-13,6eV και ότι μάζα ίση με 1u ισοδυναμεί με ενέργεια ίση με 900MeV. 

Απάντηση: