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M10/4/PHYSI/HP3/SPA/TZ0/XX

Martes 11 de mayo de 2010 (mañana)

FísicaNiVEL sUPERiORPRUEBa 3

InSTruccIoneS PArA loS AluMnoS

• escriba su número de convocatoria en las casillas de arriba.• no abra esta prueba hasta que se lo autoricen.• conteste todas las preguntas de dos de las opciones en los espacios provistos.• cuando termine el examen, indique en las casillas correspondientes de la portada de

su examen las letras de las opciones que ha contestado.

1 hora 15 minutos

número de convocatoria del alumno

0 0

© International Baccalaureate organization 2010

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Páginaenblanco

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Véase al dorso


Opción E — Astrofísica

E1. Estapreguntatratadeladensidaddepoblaciónrelativadelasestrellasylasgalaxias.

El número de estrellas en torno al Sol, dentro de una distancia de 17años-luz, es de 75.Elnúmerodegalaxiasenelgrupolocal,dentrodeunadistanciade4,0×106años-luzdesdeelSol,esde26.

(a) Calculeladensidaddepoblaciónmedia,poraño-luz3,deestrellasygalaxias.

Estrellas: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Galaxias: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(b) Utilicesurespuestade(a)paradeterminarelcociente

densidaddepoblaciónmediadeestrellasdensidaddepoblaciiónmediadegalaxias

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E2. Estapreguntatratadelaluminosidad,tamañoydistanciadelasestrellas.

EldiagramadeHertzsprung-Russell(HR)muestralavariacióndelamagnitudabsolutadelasestrellasrespectoalaclaseespectral.

magnitudabsoluta

–4

–2

0

+2

+4

+6

+8

+10

+12

Capella Vega

Sol

10000

1000

100

10

1

0,1

0,01

0,001

luminosidad(Sol=1)

O B A F G K Mclaseespectral

LaestrellaCapellayelSolestánenlamismaclaseespectral(G).UtilizandoeldiagramadeHR,

(a) (i) sugieraporquéCapellatieneunáreasuperficialmayorqueelSol.

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(ii) estimelaluminosidaddeCapellaenfuncióndeladelSol.

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[1]

(Esta pregunta continúa en la siguiente página)

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Véase al dorso


(Pregunta E2: continuación)

(iii) calculeelradiodeCapellaenfuncióndelradiodelSol.

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(b) El método de paralaje espectroscópico puede utilizarse para medir la distancia de laestrellaVega.

(i) UtilizandoeldiagramaHR,indiquelamagnitudabsolutadeVega.

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(ii) LamagnitudaparentedeVegaes0,0.Determine(enparsec)ladistanciaaVegadesdelaTierra.

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(iii) LaluzprocedentedeVegaesabsorbidaporunanubedepolvosituadaentreVegaylaTierra.Sugieraelefecto,silohubiera,queestotendráenladeterminacióndeladistanciaaVegadesdelaTierra.

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E3. Esta pregunta trata de la radiación de fondo cósmico demicroondas (CMB) y la densidaddeluniverso.

LagráficamuestralaintensidadrelativadelaCMBcomofuncióndelalongituddeonda.

intensidadrelativa

0 1 longituddeonda/mm

(a) ExpliquecómoestagráficaesconsistenteconelmodelodelBigBangdeluniverso.

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(b) Ladensidaddeluniversodeterminarásudestinofinal.Resumalosproblemasvinculadosaladeterminacióndeladensidaddeluniverso.

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(c) Resumacómolaexpansióndeluniversohizoposibleenúltimotérminolaexistenciadenúcleosestablesyátomos.

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E4. Estapreguntatratadelarelaciónmasa–luminosidadytambiéndelaevolucióndelasestrellas.

La relaciónmasa–luminosidadpara las estrellas de la secuenciaprincipal se suponeque esL M∝ 3 5, ,dondeLeslaluminosidadyMeslamasa.LaestrellaXes8 ×104vecesmásluminosaqueelSoly25vecesmásmasivaqueelSol.

(a) DeduzcaquelaestrellaXesunaestrelladelasecuenciaprincipal.

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(b) Resuma,conrelaciónallímitedeOppenheimer-Volkoff,lasfasesevolutivasyeldestinodelaestrellaXdespuésdequesalgadelasecuenciaprincipal.

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E5. EstapreguntatratadelaleydeHubbleylaexpansióndeluniverso.

(a) ElespectrodelcúmulodegalaxiasPegasoImuestraundesplazamientode5,04nmenlalongituddeondadelalínea-K.Apartirdeunamuestradelaboratoriosemidelalongituddeondadeestalíneaen396,8nm.Calculelavelocidadderecesióndelcúmulo.

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(b) Lagráficamuestralasvelocidadesderecesióndediversoscúmulosdegalaxiasenfuncióndesusdistanciasaproximadas.

velocidadderecesión/×103kms–1

15

10

5

00 2 4 6

distancia/×1024m

(i) Indiqueunmétodomedianteelcualsepodríanhaberdeterminadolasdistanciasmostradasenlagráfica.

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(ii) Utilicelagráficaparademostrarquelaedaddeluniversoesdeaproximadamente1017s.

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Opción F — Comunicaciones

F1. Estapreguntatratadelamodulación.

(a) Eldiagramamuestracómovaríaconeltiempolaseñaldevoltajedeunaondaportadoramoduladaenfrecuencia(FM).

voltaje

(0,0) tiempo

Laondaportadoraestámoduladaporunaseñaldefrecuenciaúnica.

Sobrelosanterioresejes,esquematicelaseñaldeinformación. [1]

(b) Indiqueyexplique unaventajadelusodelamodulacióndefrecuencia(FM)enlugardelamodulacióndeamplitud(AM).

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F2. Estapreguntatratadelmuestreo.

Semuestreaunallamadadeteléfonoconunafrecuenciademuestreode8,0kHz.Sealmacenacadamuestracomounnúmerobinariodecuatrobits.Laduracióndecadabitdelamuestraesde4,0µs.

(a) Calculeelintervalodetiempoentreelfinaldeunamuestrayelcomienzodelasiguiente.

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(b) Resuma, en relación con su respuesta en (a), qué se entiende pormultiplexación pordivisióndetiempo.

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F3. Estapreguntatratadelsistemadetelefoníamóvil.

Enel sistemade telefoníamóvil,cadaáreageográficasedivideenunnúmerodecélulasoceldas con una estación base en cada célula, cada una conectada a un controlador decomunicacióncelular.

Describalafuncióndelasestacionesdebaseydelcontroladordecomunicacióncelular. [4]

Estacionesdebase: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Controladordecomunicacióncelular:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Véase al dorso


F4. Estapreguntatratadelatransmisióndeseñalesenunafibraóptica.

(a) Unrayodeluzentraenunafibraópticadesdeelaire.ElrayoformaunánguloθconlanormalysufrereflexióntotalinternaenelpuntoP.

normal

normal

recubrimiento

aire

θ

núcleo

Elíndicederefraccióndelnúcleoes1,56yeldelrecubrimientoes1,38.

(i) Calculeelángulocríticodelafronterarecubrimiento-núcleo.

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(ii) Demuestrequeelmayorángulodeincidenciaθenelaireparaelcualtienelugarlareflexióninternatotalenlafronterarecubrimiento-núcleoes46 7, .

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(Pregunta F4: continuación)

(b) Distingaentreladispersiónmodalyladispersiónmaterialenunafibraóptica.

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(c) Sealimentaunafibraópticamonomodoconlaseñalmostrada.

potencia

tiempo

(i) Indiquequérepresentaeláreasombreada.

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(ii) Utilicelosanterioresejesparadibujarlaformaquetendrálaseñaldespuésdequesehayadesplazadounadistanciagrandeenlafibra. [2]

(iii) La potencia de la señal de entrada en una fibra monomodo es de 15,0mW.La atenuación por unidad de longitud para esta fibra es de 1,24dBkm–1.Determine la potencia de la señal de salida después de que la señal se hayadesplazadounadistanciade3,40kmenlafibra.

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Véase al dorso


F5. Estapreguntatratadelamplificadoroperacional.

(a) Sobre lossiguientesejes,dibujeunbosquejodegráficaquemuestre lavariaciónconelvoltajedeentradaVentdelvoltajedesalidaVsaldeunamplificadoroperacionalnoinversor. [2]

Vsal

Vent

(b) Undispositivodealertadetemperaturahaceusodeunaseñalacústicaquesuenacuandoladiferenciadepotencialenélesde24V.Acontinuaciónsemuestraelcircuitoeneldispositivodealerta.

R R Q

termistor R

12V

–12V

Se requiere que la señal acústica suene cuando la temperatura del termistor excedalos50 °C.

(i) IndiqueelvoltajeenelpuntoQ.

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(ii) Aunatemperaturade50 °ClaresistenciadeltermistoresR.Expliqueporquélaseñalacústicasonarácuandolatemperaturaexcedalos50 °C.

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24Vseñal

acústica

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Opción G — Ondas electromagnéticas

G1. Estapreguntatratadelaluzláser.

(a) Resumacómoseproducelaluzláser.

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(b) Indiquedosmanerasenquelaluzemitidaporunláserdifieredelaluzemitidadesdeunbombilladefilamentoconvencional.

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Véase al dorso


G2. Estapreguntatratadeunmicroscopiocompuesto.

Eldiagrama(quenoestáaescala)esdeunmicroscopiocompuesto.

lenteobjetivo lenteocular

60mm

F F F′ F′ 20mm

24mm

La distancia focal de la lente objetivo es de 20mm y la de la lente ocular es de 60mm.Secolocaunpequeñoobjetoaunadistanciade24mmdelalenteobjetivo.Elmicroscopioproduceunaimagenvirtualfinaldelobjetoaunadistanciade240mmdelalenteocular.

(a) (i) Determine,mediantecálculo,ladistanciaalalenteobjetivodelaimagenformadaporlalenteobjetivo.

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(ii) Expliqueporquélaimagende(a)(i)esreal.

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(iii) Determineladistanciaalalenteoculardelaimagenformadaporlalenteobjetivo.

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(b) Determineelaumentototaldelmicroscopio.

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G3. Estapreguntatratadelainterferencia.

(a) SobredosrendijasmuyestrechasAyBincidelaluzdeunláser.

A θ

BC

(diagramanoaescala) pantalla

ElpuntoCsobrelapantallaseencuentrajustoenfrentedelpuntomediodelasrendijas.

(i) Sobrelossiguientesejes,esquematicelavariaciónconelángulo,θ,delaintensidaddelaluzsobrelapantalla. [2]

intensidad

C θ

(ii) La separación de las rendijas es de 0,120mm y la longitud de onda de la luzes de 6,80×10–7m. La distancia entre las rendijas y la pantalla es de 1,40m.Calculelaseparacióndelasfranjasbrillantessobrelapantalla.

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Véase al dorso


(Pregunta G3: continuación)

(b) Se cubre la rendija A con un vidrio transparente. El efecto del vidrio consiste enincrementarlalongituddelatrayectoriadelaluzdelarendijaalapantallaenmedialongituddeonda.Puedesuponersequelacantidaddeluzabsorbidaporelvidrioesdespreciable.Indiqueyexpliqueelefectooefectos,siloshay,delvidriosobre

(i) elpatróndeintensidadquehadibujadoen(a)(i).

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(ii) laseparacióndelasfranjasbrillantescalculadaen(a)(ii).

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G4. EstapreguntatratadelosrayosX.

EnuntuboderayosXseaceleranloselectronesdesdeelreposomedianteunadiferenciadepotencialeimpactansobreunobjetivodemetal.

(a) SobrelossiguientesejesdibujeyanoteunespectrotípicoderayosX. [2]

intensidad

0 longituddeonda

(b) IdentifiqueelmecanismoporelcualseproducenlasdiferentesregionesdelespectroderayosX.

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(c) EnuntuboconcretoderayosXseaceleranloselectronesdesdeelreposomedianteunadiferenciadepotencialde24kV.LalongituddeondamínimadelosrayosXproducidosesde4,8×10–11m.DetermineunvalorparalaconstantedePlanck.

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(d) Se orientan rayos X con longitud de onda de 2,25×10–10m hacia la superficie deuncristal.SeobservaunhazderayosXreflejado,intenso,deprimerorden,cuandolosrayosXformanunángulode28 1, conlasuperficiedelcristal.Determinelaseparacióndelosplanosatómicosenelcristal.

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Véase al dorso


Páginaenblanco

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Opción H — Relatividad

H1. Estapreguntatratadelossistemasdereferenciaylavelocidaddelaluz.

(a) Describaquéseentiendeporunsistemainercialdereferencia.

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(b) Eldiagramamuestradossistemasinercialesdereferencia.Elsistema ′S semueveconvelocidadv=2,0×108ms–1relativaalsistemaSenladirecciónx- ′x .Cuandolosorígenesdelosdossistemashancoincidido,seajustanlosrelojesdelosdossistemasparaqueindiquencero.

S

v=2,0×108ms–1

′S ′x x

Un suceso ocurre en x=5,0×103m cuando los relojes en el sistema S muestrant =3,0×10–5s.

(i) Utilizando lasecuacionesde transformacióndeGalileo,determine laposiciónytiempodeestesucesoenelsistemadereferencia ′S .

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Véase al dorso


(Pregunta H1: continuación)

(ii) Un láser, en reposoenel sistema ′S , emiteun rayode luzenel sentidonegativode ′x (es decir, hacia la izquierda). Se mide la velocidad del rayo de luz,obteniendoelvalorcenelsistema ′S .Demuestre,utilizandolafórmuladeadicióndevelocidadesrelativista,quelavelocidaddelrayodeluzenelsistemaStambiénsemedirácomoc.

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(c) Resuma un experimento (diferente del experimento de Michelson-Morley) queproporcione pruebas de que la velocidad de la luz es independiente de la velocidaddesufuente.

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H2. Estapreguntatratadelacinemáticarelativista.

(a) Indiquequéseentiendeporlongitudpropiaeintervalodetiempopropio.

Longitudpropia: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Intervalodetiempopropio: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(b) Unanaveespacialsedesplazaconvelocidadv=0,600crelativaaunaestaciónespacial.Dosláseres,AyB,sobrelaestaciónespacialseencuentranseparados5,00m,segúnlamedidadelosobservadoresdelaestaciónespacial.Elfactorgammaparaunavelocidaddev=0,600cesγ=1,25.

naveespacial v=0,600c

láserA láserB estaciónespacial

5,00m

(i) Desde la estación espacial se envía una señal de radio a la nave espacial.La transmisión dura 6,00s según los relojes de la estación espacial. Calcule laduracióndelatransmisiónsegúnlosobservadoresdelanaveespacial.

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(ii) CalculeladistanciaentrelosláseresAyBsegúnlosobservadoresdelanaveespacial.

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Véase al dorso



(c) Los láseres de (b) son disparados simultáneamente según los observadores de laestación espacial. La luz de cada láser deja sendas marcas sobre la nave espacial.Losobservadoresdelanaveespacialmidenladistanciaentrelasdosmarcasen6,25m.Segúnlosobservadoresdelanaveespacial

(i) indiquequélásersedisparóprimero.

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(ii) determineladiferenciaentiempoentrelosdisparosdelosdosláseres.

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H3. Estapreguntatratademecánicarelativista.

Laípsilon Y0( )esunapartículainestablequesedesintegraenuntau τ −( )yunantitau τ +( )deacuerdoconlareacción

Y0 → +− +τ τ

LaY0seencuentraenreposoconrespectoallaboratoriocuandosedesintegra.Elmomentodelτ − relativo al laboratorio es de 4,40GeVc–1. Lamasa en reposo delτ − y delτ + es de1,78GeVc–2.

DeterminelamasaenreposodelaY0.

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H4. Estapreguntatratadelarelatividadgeneral.

(a) IndiqueelprincipiodeequivalenciadeEinstein.

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(b) Uncoheteestáacelerandoenladirecciónmostrada,lejosdecualquiermasa.

T

aceleración

S

SeemiteunhazdeluzmonocromáticodesdeelsueloSdelcohete. ElhazalcanzaeltechoTdelcohete.SugieraporquélafrecuenciadelhazdeluzmedidaenTesmenorquelafrecuenciamedidaenS.

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Véase al dorso



(c) EldiagramamuestratrescohetesidénticosA,ByC.

CoheteAacelerando

CoheteB CoheteC enreposo encaídalibre

a

X Y X Y X Y

planeta

planeta

ElcoheteAestáacelerandoenelespacioexteriorconaceleracióna.

ElcoheteBseencuentraenrepososobrelasuperficiedeunplaneta.Laintensidaddelcampogravitatorioenlasuperficiedelplanetaesa.

El cohete C se encuentra en caída libre sobre un planeta. La intensidad del campogravitatoriodelplanetaenelentornodelcoheteesa.

Seemite luzdesdeuna fuenteXen lapared izquierdadecadacohete. El receptorYseencuentrajustoenfrentedeX.

Ladireccióninicialdelaluzesparalelaalsuelodelcohete.

Dibuje, para cada cohete, la trayectoria del rayo de luz emitido desde X según unobservadorencadacohete. [3]


2 5 3 9

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(d) LateoríadelarelatividadgeneraldeEinsteinpredicequeuncuerpomasivocausaunacurvaturadelespacio.

(i) Describaquéseentiendeporlacurvaturadelespacio.

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(ii) DescribacómoelexperimentodeEddingtonproporcionapruebasdelacurvaturadelespacioprovocadaporelSol.

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Véase al dorso


Opción I — Física médica

I1. Estapreguntatratadeloídoylaaudición.

(a) Indique la propiedad física de las ondas sonoras que está relacionada con laintensidaddelsonido.

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(b) Lagráficamuestralavariaciónconlafrecuenciadelumbraldeaudiciónparaunapersonaconcapacidadauditivanormal.

niveldeintensidaddesonido/dB

80

60

40

20

010 100 1000 10000 frecuencia/Hz

Calcule la intensidad de sonido con frecuencia de 600Hz que esta persona puedealcanzaraoír.

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(c) Como consecuencia de una exposición prolongada al ruido una persona sufre unapérdidaauditivade20dB.

(i) Sobrelosejesde(b)dibujeunbosquejodegráficaquemuestrelavariaciónconlafrecuenciadelumbraldeaudiciónparaestapersona. [1]

(ii) Explique por qué esta pérdida probablemente causará dificultades en elreconocimientodelhabla.

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I2. Estapreguntatratadelosultrasonidos.

(a) Definaimpedancia acústica.

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(b) UnultrasonidodeintensidadI0sedesplazaenunmediodeimpedanciaZ1eincidesobreunmedio de impedanciaZ2. El ultrasonido reflejado tiene intensidad IR dada por lasiguienteecuación.

II

Z ZZ Z

R

0

1 2

1 2

2

= −+

Expliqueporquécuandoseutilizanultrasonidossecolocaungelentreeltransductorylapieldelpaciente.

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Véase al dorso


I3. EstapreguntatratadelosrayosX.

(a) Definaespesor hemirreductor.

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(b) ElespesorhemirreductorenmetrosdeaireaunapresiónpytemperaturaTvienedadoporlaecuación

x Tp1

21 8 105= × ×,

LosrayosXprocedentesdelSolalcanzanlascapasexterioresdelaatmósferadelaTierra.

Sedisponedelossiguientesdatos.

Presiónmediadelaatmósfera = 2,0×104PaTemperaturamediadelaatmósfera = 240KAlturaefectivadelaatmósfera = 25km

Utilizandoestosdatos,calcule

(i) elespesorhemirreductorparalaatmósfera.

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(ii) lafraccióndelaintensidadderayosXincidentequesetransmitealasuperficiedelaTierra.

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(c) Comente,utilizando su respuesta a (b)(ii), si la atmósferaproporcionaunaprotecciónsignificativafrentealosrayosXincidentes.

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(Pregunta I3: continuación)

(d) FotonesderayosXconenergíamediade20keVincidenaunaalturade10kmporencimadelasuperficiedelaTierraaunritmode2,8×108m–2s–1.Unpasajeroseencuentraenunaviónaunaalturade10kmsobrelasuperficiedelaTierra.Elpasajerotieneunamasade60kgyunasuperficiecorporalde1,6m2.

ElfactordecalidadparalosrayosXes1.

(i) Calcule la dosis equivalente recibida por este pasajero durante un vuelo de treshorasaunaalturade10km.

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(ii) Indiqueunarazónporlacualladosisequivalenterecibidaserámuchomenorquesurespuestaa(d)(i).

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Véase al dorso


I4. Estapreguntatratadelosradioisótopos.

(a) Indiquequéseentiendeporlasemividaefectivadeunradioisótopo.

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(b) Laactividaddelospulmonespuedeserseguidautilizandolosradioisótopos 54133Xey36

81Kr.Lainformacióndeestosdosradioisótopossemuestraenlatabla.

Radioisótopos Semivida efectiva Productos de desintegración

54133Xe 5,2días β −yγ

3681Kr 12segundos γ

Indiqueyexpliqueunaventajayunadesventajadeutilizar 54133Xeenvezde36

81Kr.

Ventaja: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Desventaja: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Opción J — Física de partículas

J1. Estapreguntatratadelosquarks.

Lasiguiente tablamuestra lacargaeléctricade los tresquarksmás ligerosenfuncióndee,lacargadelprotón.

Sabor de quarkarriba(up)u

abajo(down)

d

extraño(strange)

s

Carga eléctrica / e23

− 13

− 13

(a) Utilizandolosdatosdelatabla,determine

(i) elcontenidodequarksdeunmesónconcarga+1yextrañeza(strangeness)0yeldeunbariónconcarga–1yextrañeza–3.

Mesón: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Barión: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(ii) losposiblesvaloresdeespíndelmesónde(a)(i).

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(b) IndiqueelprincipiodeexclusióndePauli.

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(c) Expliquecómoelbariónconcontenidodequarksuuuyespín 32noviolaelprincipiode

exclusióndePauli.

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Véase al dorso


(Pregunta J1: continuación)

(d) EneldiagramadeFeynmanmostradounquarkabajoazulemiteungluónyproduceunquarkrojo.

quarkabajoazul

gluón

quarkrojo

Deduzca

(i) elsabordequark(tipo)delquarkproducido.

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(ii) losnúmeroscuánticosdecolordelgluónemitido.

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(e) El kaón positivo K + (compuesto por quarks us ) se desintegra en un antimuón yunneutrinodeacuerdoconlasiguientereacción.

K v+ +→ +µ

Expliquecómopuedededucirsequeestadesintegraciónesunprocesodeinteraccióndébil.

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(f) Eldiagramamuestratresdelosvérticesdeinteracciónparalainteraccióndébil.

W − W + Z 0

fermión fermión fermión fermión fermión fermión

Utilizandoelvérticeapropiado,dibujeundiagramadeFeynmanparaladesintegraciónK v+ +→ +µ identificandotodaslaspartículasinvolucradas. [3]

3 4 3 9

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Véase al dorso


J2. Estapreguntatratadelacámaradebúrbujas.

El diagrama es una copia de una fotografía tomada en una cámara de búrbujas deladesintegracióndeunpionneutro π 0( )endosfotones,π γ0 2→ .Cadaunodelosfotonesproducidossematerializaenunparelectrón-positrón.Lastrayectoriasmostradaspertenecenalosdospareselectrón-positrón.

(a) Indiqueporquélosrastrosdelosfotonesnoaparecenenlafotografía.

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(b) Sobreelanteriordiagrama,

(i) dibujelíneasqueindiquenlatrayectoriadecadaunodelosfotones. [1]

(ii) rotuleconlaletraPelpuntodondesehadesintegradoelpion. [1]


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(c) Resumasielpionestabaenmovimientooenreposocuandosedesintegró.

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(d) Latrayectoriadeunodeloselectronesproducidosesunaespiral.Sugieraunarazónparalaformadeestatrayectoria.

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Véase al dorso


J3. EstapreguntatratadediagramasdeFeynmanycorrientesneutras.

(a) Eldiagramamuestraelvérticedeinteraccióndelainteracciónelectromagnética.

fotón

fermión fermión

Pueden producirse hadrones mediante la interacción electromagnética en colisioneselectrón-positrónatravésdelareacción

e e q q− ++ → +

endondeqrepresentaunquarkyq unantiquark.

(i) DibujeundiagramadeFeynmanparaelprocesoe e u u− ++ → + dondeurepresentaelquarkarriba. [1]

(ii) Resumaporquélareacciónde(a)(i)acaballevandoalaproduccióndehadronesynodequarksindividuales.

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(b) Eldiagramamuestradosvérticesparalainteraccióndébil.

0Z W −

Laslíneassólidasrepresentanquarksoleptones.

(i) Indiquequéseentiendeporcorrienteneutra.

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(ii) Dibuje un diagrama de Feynman para el proceso e e u u− ++ → + , donde urepresentaunquarkarriba,queestámediadoporunacorrienteneutra. [1]


3 8 3 9

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(c) Enrelaciónalosvérticesdeinteraccióndébilde(b)sugieracómopuededetectarseel 0Z .

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(d) ElW e v− −→ +sedesintegraenlaformaW e v− −→ + .Indiqueyexpliquesielantineutrinoenestadesintegraciónesunelectrón,unmuónounantineutrinotau.

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J4. Estapreguntatratadeluniversoprimitivo.

Hastaunos3×105añosdespuésdelBigBang,losfotonesnopodíanpenetrarenelhidrógenodeluniverso. Sugiera, sincálculos,porqué tuvoque transcurrireste tiempoparaque losfotonespudieranpropagarseatravésdelhidrógeno.

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nivel superior prueba 3 past papers... · modulada en frecuencia (fm). voltaje (0,0) tiempo la onda...

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