XI-Physics CH-12
Nuclear and Particle Physics
| TOPIC 1Structure and Properties of the Nucleus | |||||||||||||||
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SQ 12.1.1
Which two types of particles make up the atomic nucleus? |
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SQ 12.1.2
Write the charge and mass of a proton. |
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SQ 12.1.3
Who discovered the neutron and what are its properties? |
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SQ 12.1.4
What is a protium? |
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SQ 12.1.5
What are nuclides? |
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SQ 12.1.6
Define atomic number and mass number. |
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SQ 12.1.7
How is a given nucleus specified symbolically? |
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SQ 12.1.8
Define the unified mass scale. |
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SQ 12.1.9
Write the masses of the proton, neutron and electron in unified mass units. |
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SQ 12.1.10
Define isotopes. |
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SQ 12.1.11
Give the isotopes of carbon and state which are stable. |
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SQ 12.1.12
What do different isotopes of a given element have in common? |
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| TOPIC 2Fundamental Forces of Nature | |||||||||||||||
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SQ 12.2.1
Name the four fundamental forces of nature. |
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SQ 12.2.2
What do the fundamental forces control? |
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SQ 12.2.3
Describe the gravitational force. |
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SQ 12.2.4
When is gravitational force significant and when is it negligible? |
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SQ 12.2.5
Describe the electromagnetic force. |
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SQ 12.2.6
Which phenomena does the electromagnetic force govern? |
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SQ 12.2.7
What did Maxwell’s equations show? |
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SQ 12.2.8
Why must a strong nuclear force exist? |
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SQ 12.2.9
Describe the strong nuclear force. |
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SQ 12.2.10
How does the strong force hold the nucleus? |
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SQ 12.2.11
Describe the weak nuclear force. |
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SQ 12.2.12
Why is the weak nuclear force essential? |
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| TOPIC 3Matter and Anti-Matter | |||||||||||||||
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SQ 12.3.1
Who predicted the existence of anti-particles and when? |
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SQ 12.3.2
What are the properties of anti-particles? |
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SQ 12.3.3
Describe the positron. |
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SQ 12.3.4
Which was the first discovered anti-particle? |
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SQ 12.3.5
How are anti-particles represented? |
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SQ 12.3.6
Which particles are recognized as elementary particles? |
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SQ 12.3.7
What are cosmic rays? |
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SQ 12.3.8
What happens when cosmic rays interact with the atmosphere? |
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SQ 12.3.9
Which particles are emitted during fission in a nuclear reactor? |
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SQ 12.3.10
Which particles appear in accelerator collisions? |
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SQ 12.3.11
Define pair production. |
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SQ 12.3.12
Why is a third particle necessary in pair production? |
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SQ 12.3.13
What is the minimum photon energy required for pair production? |
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SQ 12.3.14
What happens if a photon has energy greater than 1.02 MeV? |
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SQ 12.3.15
Which conservation laws does pair production satisfy? |
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SQ 12.3.16
Can pair production take place in vacuum? |
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SQ 12.3.17
Define annihilation of matter. |
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SQ 12.3.18
What is the energy of each photon in electron-positron annihilation? |
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SQ 12.3.19
Why can an electron-positron pair not decay into a single photon? |
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SQ 12.3.20
Which other annihilation reactions can be carried out? |
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| TOPIC 4Radioactivity | |||||||||||||||
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SQ 12.4.1
Define natural radioactivity. |
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SQ 12.4.2
Name the three types of radioactive radiations. |
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SQ 12.4.3
Define artificial radioactivity. |
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SQ 12.4.4
How do alpha particles behave in an electric field? |
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SQ 12.4.5
Describe the speed and range of alpha particles. |
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SQ 12.4.6
How do beta particles behave in an electric field? |
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SQ 12.4.7
Describe the speed of beta particles. |
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SQ 12.4.8
Describe the nature of gamma radiations. |
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SQ 12.4.9
When does a nucleus emit an alpha particle? |
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SQ 12.4.10
What is an alpha particle and what happens in alpha decay? |
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SQ 12.4.11
Write the general equation of alpha decay. |
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SQ 12.4.12
Write the alpha decay of radium-226. |
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SQ 12.4.13
What is transmutation of elements? |
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SQ 12.4.14
Define the disintegration energy or Q-value. |
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SQ 12.4.15
When does beta-minus decay occur? |
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SQ 12.4.16
Are beta particles orbital electrons? |
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SQ 12.4.17
Write the fundamental process of beta-minus decay. |
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SQ 12.4.18
Write the general equation of beta-minus decay. |
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SQ 12.4.19
Give an example of beta-minus decay. |
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SQ 12.4.20
When does beta-plus decay occur? |
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SQ 12.4.21
Write the general equation of beta-plus decay. |
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SQ 12.4.22
Give an example of beta-plus decay. |
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SQ 12.4.23
Why must a neutrino be released in positron emission? |
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SQ 12.4.24
Why are neutrinos difficult to observe? |
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SQ 12.4.25
Describe the energy spectrum of alpha particles. |
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SQ 12.4.26
Why does beta decay have a continuous energy spectrum? |
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SQ 12.4.27
Write the general equation of gamma decay. |
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SQ 12.4.28
Compare the ionization power of alpha, beta and gamma radiations. |
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SQ 12.4.29
Compare the penetrating power of alpha, beta and gamma radiations. |
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SQ 12.4.30
What is the difference between a beta particle and an electron? |
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| TOPIC 5Fundamental Particles | |||||||||||||||
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SQ 12.5.1
Define a fundamental particle. |
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SQ 12.5.2
Which particles are presently considered fundamental? |
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SQ 12.5.3
What happens when a nucleus is smashed in a high energy accelerator? |
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SQ 12.5.4
What are strange particles? |
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SQ 12.5.5
What is the spin of electrons, protons, neutrons, photons and pions? |
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SQ 12.5.6
Define fermions. |
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SQ 12.5.7
Define bosons. |
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SQ 12.5.8
Distinguish between fermions and bosons. |
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SQ 12.5.9
Define baryons. |
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SQ 12.5.10
Define leptons. |
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SQ 12.5.11
What are mesons? |
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SQ 12.5.12
What evidence shows that protons and neutrons are not fundamental? |
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SQ 12.5.13
Differentiate between hadrons and leptons with examples. |
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SQ 12.5.14
How are hadrons further divided? |
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SQ 12.5.15
How many quarks make up baryons and mesons? |
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SQ 12.5.16
Through which interactions do leptons interact? |
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SQ 12.5.17
How are the six leptons grouped? |
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SQ 12.5.18
Why are neutrinos rarely observed? |
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| TOPIC 6Quarks | |||||||||||||||
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SQ 12.6.1
Who proposed the quark model and when? |
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SQ 12.6.2
Name the six quark flavours. |
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SQ 12.6.3
What are the charges of quarks? |
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SQ 12.6.4
Do quarks appear on their own? |
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SQ 12.6.5
Write the quark composition of a proton and verify its charge. |
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SQ 12.6.6
Write the quark composition of a neutron and verify its charge. |
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SQ 12.6.7
Write the quark composition of the π⁺ meson. |
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SQ 12.6.8
What is colour charge? |
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SQ 12.6.9
Why are baryons and mesons colourless? |
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SQ 12.6.10
What is quantum chromodynamics? |
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SQ 12.6.11
Explain beta decay in terms of quarks. |
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SQ 12.6.12
How does a proton and a neutron convert into each other? |
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SQ 12.6.13
Why is a free neutron unstable? |
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| TOPIC 7Higgs Boson | |||||||||||||||
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SQ 12.7.1
Which particles are considered fundamental in the modern picture? |
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SQ 12.7.2
How do leptons and quarks interact with each other? |
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SQ 12.7.3
Name the carriers of the four fundamental forces. |
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SQ 12.7.4
When and where was the Higgs boson discovered? |
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SQ 12.7.5
State the role of the Higgs boson in the generation of mass. |
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SQ 12.7.6
Why is the rest mass of a photon zero? |
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SQ 12.7.7
Write the mass of the Higgs boson. |
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SQ 12.7.8
Give two key facts about the Higgs boson. |
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| TOPIC 8Conservation Laws | |||||||||||||||
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SQ 12.8.1
Which conservation laws do all nuclear processes obey? |
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SQ 12.8.2
Give examples of hadrons and non-hadrons. |
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| TOPIC 9The Asymmetry of Matter and Anti-Matter | |||||||||||||||
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SQ 12.9.1
What is the asymmetry of matter and anti-matter? |
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SQ 12.9.2
Give the assumed composition of the universe as evidence of asymmetry. |
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SQ 12.9.3
To what is the matter and anti-matter asymmetry due? |
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SQ 12.9.4
What happens if particle-antiparticle symmetry is violated? |
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| TOPIC 10Most of the Matter in the Observable Universe is Plasma | |||||||||||||||
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SQ 12.10.1
How much of the universe do we actually know about? |
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SQ 12.10.2
What is the universe made of according to the book? |
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SQ 12.10.3
Why is most of the matter in the observable universe plasma? |
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| TOPIC 11Theories About the Forces Between Particles | |||||||||||||||
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SQ 12.11.1
Name the two theories explaining the forces between particles. |
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SQ 12.11.2
State the quantum field theory. |
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SQ 12.11.3
Give an example illustrating the quantum field theory. |
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SQ 12.11.4
What are field particles? |
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SQ 12.11.5
Name the field particles which mediate each force. |
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SQ 12.11.6
State the string theory. |
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SQ 12.11.7
What determines the properties of particles in string theory? |
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SQ 12.11.8
What is the status of string theory? |
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| TOPIC 12The Standard Model | |||||||||||||||
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SQ 12.12.1
What is the standard model? |
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SQ 12.12.2
Which three categories of particles form the standard model? |
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SQ 12.12.3
Which three forces do the fundamental bosons provide? |
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SQ 12.12.4
Why is the standard model considered incomplete? |
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