## 851 **A) Der Massendefekt beschreibt die Tatsache, dass die Masse eines Atomkerns kleiner ist als die Summe der Massen seiner Nukleonen.** Der Massendefekt ist ein fundamentales Phänomen der Kernphysik, das durch Einsteins berühmte Formel $E = mc^2$ erklärt werden kann. Wenn sich Protonen und Neutronen zu einem Atomkern verbinden, wird ein Teil ihrer Masse in Bindungsenergie umgewandelt. Diese Energie hält den Kern zusammen. Die Differenz zwischen der Masse des Atomkerns und der Summe der Einzelmassen seiner Bestandteile nennt man Massendefekt. Die anderen Optionen sind falsch: Die Elektronenhülle trägt nur minimal zur Gesamtmasse bei (B), der Massenunterschied zwischen Protonen und Neutronen ist sehr gering (C), Protonen sind etwa 1836-mal schwerer als Elektronen (D), und die relativistische Massenzunahme (E) ist ein anderes physikalisches Phänomen. ## 852 **C) Die Fusion von Deuterium und Tritium zu Helium** Die Fusion von Deuterium und Tritium zu Helium ist der vielversprechendste Ansatz für die Kernfusion zur Energiegewinnung. Bei dieser Reaktion verschmelzen die Wasserstoffisotope Deuterium ($^2H$) und Tritium ($^3H$) bei extrem hohen Temperaturen zu einem Heliumkern ($^4He$) und setzen dabei große Mengen Energie frei. Die anderen Optionen sind physikalisch nicht realisierbar: Blei und Uran fusionieren nicht (A), Helium-4 ist zu stabil für Spaltung (B), Kohlenstoff-12 lässt sich nicht energiegewinnend spalten (D), und die Fusion von Eisen-56 würde Energie verbrauchen statt freisetzen, da Eisen den Scheitelpunkt der Bindungsenergie-Kurve darstellt (E). ## 853 **D) Sie hat eine kürzere Reichweite als die elektromagnetische Kraft.** Die starke Kernkraft ist die stärkste der vier fundamentalen Wechselwirkungen, hat aber eine extrem kurze Reichweite von nur etwa $10^{-15}$ Metern (etwa Atomkerngröße). Im Gegensatz dazu wirkt die elektromagnetische Kraft über deutlich größere Distanzen und nimmt nur langsam mit $\frac{1}{r^2}$ ab. Die starke Kernkraft ist weder magnetischer (A) noch elektrischer Natur (E), sondern eine eigenständige fundamentale Kraft. Option B ist falsch, da sie genau das Gegenteil der tatsächlichen Verhältnisse behauptet. Der radioaktive Zerfall (C) ist eine Folge der schwachen Kernkraft, nicht der starken Kernkraft. ## 854 **D) Nur 4. ist richtig** Korpuskularstrahlung besteht aus Teilchen mit Masse und Energie. Sowohl Neutronen als auch Elektronen sind Beispiele für Korpuskularstrahlung, daher sind Aussagen 1 und 3 falsch. Die meisten Korpuskularstrahlungsarten (wie Alpha- und Betastrahlung) sind direkt ionisierend, nicht indirekt, was Aussage 2 falsch macht. Aussage 4 ist korrekt, da bestimmte Korpuskularstrahlungsarten wie Neutronen tatsächlich indirekt ionisierend wirken können. Sie übertragen ihre Energie auf geladene Teilchen, die dann wiederum direkt ionisieren können, ohne selbst eine elektrische Ladung zu besitzen. ## 855 **D) Radio- und Mikrowellen bzw. Infrarotstrahlung können keine Molekülverbindungen aufbrechen.** Ionisierende Strahlung muss genügend Energie besitzen, um Elektronen aus Atomen oder Molekülen herauszulösen. Radio-, Mikro- und Infrarotstrahlung haben dafür eine zu geringe Energie und können daher keine Ionisation bewirken. Die anderen Optionen enthalten Fehler: Photoeffekt, Comptoneffekt und Paarbildung treten nur bei elektromagnetischer Strahlung auf (A), die Ionisation ist sehr wohl energieabhängig (B), $\gamma$-Strahlung hat eine größere Reichweite als $\beta$-Strahlung (C), und auch Neutronen können trotz fehlender Ladung durch Kernreaktionen zur Ionisation führen (E). ## 856 **C) Kernspaltung von schweren Kernen.** Bei der Kernspaltung schwerer Atomkerne wie Uran-235 wird Energie freigesetzt, weil die Summe der Massen der entstehenden leichteren Kerne kleiner ist als die Masse des ursprünglichen schweren Kerns. Diese Massendifferenz wird gemäß $E = mc^2$ in Energie umgewandelt. Die anderen Optionen sind physikalisch nicht sinnvoll: Bei leichten Kernen (A) würde die Spaltung Energie kosten, die Fusion schwerer Kerne (B) ist energetisch ungünstig. Die Fusion eines Elektrons mit einem Kern (D) ist physikalisch nicht möglich, und Elektronen (E) können nicht gespalten werden, da sie Elementarteilchen sind. ## 857 **A) Photonen mit Energien, die den Emissionslinien entsprechen, können absorbiert werden.** Das Linienspektrum eines Atoms zeigt charakteristische Emissions- und Absorptionslinien, die den erlaubten Energieübergängen zwischen den Elektronenschalen entsprechen. Wenn ein Atom ein Photon mit genau der Energie einer Emissionslinie absorbiert, wird ein Elektron auf ein höheres Energieniveau angehoben. Die anderen Optionen sind falsch: Im UV-Bereich existiert sehr wohl ein Linienspektrum (B), das Bohr'sche Atommodell erklärt die Entstehung der Linienspektren grundsätzlich (C), jedes Element hat ein einzigartiges Spektrum (D), und im Emissionsspektrum erscheinen Linien genau bei den Wellenlängen, die den Energieübergängen entsprechen (E). ## 858 **C) Photonen treffen auf Materie, wodurch Elektronen freigesetzt werden.** Der photoelektrische Effekt beschreibt die Wechselwirkung zwischen Photonen (Lichtteilchen) und Materie, bei der die Energie der Photonen auf Elektronen übertragen wird und diese aus dem Material herausgelöst werden. Dieser von Einstein erklärte Prozess ist grundlegend für viele moderne Anwendungen wie Solarzellen oder Photodetektoren. Die falschen Optionen verwechseln entweder Ursache und Wirkung (B), beschreiben nicht-ionisierende Prozesse (A), beziehen sich auf pseudowissenschaftliche Phänomene (D) oder vereinfachen den photoelektrischen Effekt unzulässig (E). Ionisierende Strahlung zeichnet sich gerade dadurch aus, dass sie energiereich genug ist, um Elektronen aus Atomen oder Molekülen herauszulösen. ## 859 **C) Kernspaltung von schweren Atomkernen wie Uran-235 setzt Energie frei.** Die Kernspaltung schwerer Atomkerne wie $^{235}U$ ist energetisch besonders günstig, da diese Kerne verhältnismäßig instabil sind und bei ihrer Spaltung viel Bindungsenergie freisetzen. Im Gegensatz dazu ist Kernfusion nur bei leichten Kernen (wie Wasserstoff zu Helium) energetisch vorteilhaft, nicht bei schweren Kernen (A falsch). Die Kernspaltung leichter Kerne (B) würde Energie kosten statt freisetzen. Die Fusion von Elektronen mit Protonen (D) ist physikalisch nicht möglich, da Elektronen keine Kernbausteine sind. Die Abspaltung von Elektronen (E) betrifft nur die Atomhülle und hat nichts mit Kernenergie zu tun. ## 860 **C) Masse und Lebensdauer sind gleich, die elektrische Ladung ist entgegengesetzt.** Teilchen und ihre Antiteilchen sind wie Spiegelbilder zueinander: Sie haben exakt die gleiche Masse und Lebensdauer, aber ihre elektrische Ladung ist genau entgegengesetzt. Ein Beispiel ist das Elektron ($e^-$) und sein Antiteilchen, das Positron ($e^+$): Beide haben die gleiche Masse von $9,1 \times 10^{-31}$ kg, aber während das Elektron negativ geladen ist, trägt das Positron eine positive Ladung. Die anderen Optionen sind falsch, da weder die Lebensdauer noch der Aggregatzustand zwischen Teilchen und Antiteilchen variieren. Wenn sich ein Teilchen und sein Antiteilchen begegnen, kommt es zur Annihilation - sie vernichten sich gegenseitig und ihre gesamte Masse wird in Energie umgewandelt. ## 861 **E) Der Anregungszustand des Atomkerns** Bei einem isomeren Übergang ändert sich ausschließlich der Anregungszustand des Atomkerns, während die Kernzusammensetzung unverändert bleibt. Der Kern geht von einem höheren Energieniveau (metastabiler Zustand) in einen niedrigeren Energiezustand über und gibt dabei Energie in Form von Gammastrahlung ab. Weder die Protonenzahl (A) noch die Neutronenzahl ändert sich, daher bleibt auch der Neutronenüberschuss (C) konstant. Die Masse der Atomhülle (D) wird nicht beeinflusst, da der Übergang nur den Kern betrifft. Der Ionisierungsgrad des Atoms (B) kann sich nur ändern, wenn Elektronen hinzukommen oder entfernt werden, was bei einem isomeren Übergang nicht der Fall ist. ## 862 **D) Durch Spaltung von Uran-235 zu Spaltprodukten.** In Kernreaktoren wird Energie durch die kontrollierte Kernspaltung von $^{235}U$ (Uran-235) gewonnen. Dabei wird der Urankern durch Neutronen gespalten und zerfällt in leichtere Spaltprodukte, wobei große Mengen Energie in Form von kinetischer Energie und Strahlung freigesetzt werden. Die anderen Optionen sind physikalisch falsch: Die Verschmelzung von Wasserstoff (A) beschreibt die Kernfusion, die in Sternen stattfindet, aber noch nicht kontrolliert zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Alpha-Teilchen (B) sind Heliumkerne und lösen keine Kernspaltung aus. Die Spaltung von Helium (C) ist energetisch unmöglich. Stoßionisation (E) beschreibt lediglich das Herauslösen von Elektronen aus Atomen, keine Kernreaktion. ## 863 **D) Alpha-Strahlung wird am stärksten geschwächt (absorbiert).** Alpha-Strahlung besteht aus relativ schweren Heliumkernen ($^4He^{2+}$), die aufgrund ihrer großen Masse und zweifach positiven Ladung sehr stark mit Materie wechselwirken. Dadurch werden sie bereits durch ein Blatt Papier oder wenige Zentimeter Luft vollständig absorbiert. Im Vergleich dazu durchdringen Beta-Strahlen (schnelle Elektronen) dünnere Metallschichten, während Gamma- und Röntgenstrahlung als elektromagnetische Wellen die höchste Durchdringungsfähigkeit besitzen und nur durch dicke Blei- oder Betonwände effektiv abgeschirmt werden können. Die Absorption nimmt also in der Reihenfolge $\alpha > \beta > \gamma$ ab. ## 864 **C) Die mittlere Anzahl der Zerfälle pro Sekunde.** Die Aktivität einer radioaktiven Substanz ist ein statistischer Prozess und wird als Durchschnittswert der Zerfälle pro Zeiteinheit angegeben. Sie wird in der Einheit Becquerel (Bq) gemessen, wobei 1 Bq einem Zerfall pro Sekunde entspricht. Da radioaktiver Zerfall ein zufälliger Prozess ist, kann man keine exakten Maximal- oder Minimalwerte (wie in A, B und D vorgeschlagen) angeben, sondern nur Mittelwerte. Die Angabe pro Sekunde (nicht pro Minute wie in B und E) ist dabei die standardisierte Einheit. Die Aktivität nimmt mit der Zeit exponentiell ab, folgt aber zu jedem Zeitpunkt diesem statistischen Mittelwert. ## 865 **E) Ort und Impuls eines Teilchens können nicht gleichzeitig exakt bestimmt werden.** Die Heisenberg'sche Unschärferelation ist ein fundamentales Prinzip der Quantenmechanik, das die Grenzen der Messgenauigkeit in der mikroskopischen Welt beschreibt. Je genauer wir den Ort eines Teilchens bestimmen, desto ungenauer wird zwangsläufig die Messung seines Impulses und umgekehrt. Dies ist keine technische Beschränkung, sondern eine grundlegende Eigenschaft der Natur. Die anderen Optionen beschreiben andere wichtige physikalische Konzepte: A bezieht sich auf das Auflösungsvermögen von Mikroskopen, B beschreibt den Welle-Teilchen-Dualismus, C ist Einsteins berühmte Äquivalenz von Masse und Energie ($E = mc^2$), und D verwechselt die Unschärferelation mit dem Pauli-Prinzip. ## 866 **D) Die Halbwertszeit ist eine charakteristische Konstante für jedes Radionuklid.** Die Halbwertszeit ist eine fundamentale Eigenschaft jedes radioaktiven Isotops und bleibt unter normalen Bedingungen konstant. Sie gibt an, nach welcher Zeit die Hälfte der Atomkerne zerfallen ist, und wird durch die Kernstruktur bestimmt. Im Gegensatz zu den falschen Optionen ist die Halbwertszeit unabhängig von der Materialmenge (A), kann nicht durch chemische Reaktionen verändert werden (B), unterscheidet sich zwischen verschiedenen Isotopen desselben Elements (C) und bleibt auch bei Temperaturänderungen konstant (E). Der radioaktive Zerfall ist ein statistischer Prozess auf Kernebene, der von äußeren Faktoren wie Druck, Temperatur oder chemischen Bindungen praktisch unbeeinflusst bleibt. ## 867 **C) Die Masse ist unterschiedlich.** Isotope sind Atome des gleichen Elements, die sich ausschließlich in ihrer Massenzahl unterscheiden. Sie haben die gleiche Anzahl an Protonen (also die gleiche Ordnungszahl), aber eine unterschiedliche Anzahl an Neutronen. Dies führt zu unterschiedlichen Massen der Isotope, während ihre chemischen Eigenschaften nahezu identisch bleiben. Die anderen Optionen sind falsch: Die Position im Periodensystem (A) wird durch die Protonenzahl bestimmt, die bei Isotopen gleich ist. Die Neutronenzahl (B) ist gerade nicht identisch. Die Protonenzahl (D) muss bei Isotopen gleich sein, da sie dasselbe Element darstellen. Die Stabilität (E) variiert - es gibt sowohl stabile als auch radioaktive Isotope eines Elements. ## 868 **E) Fallende Exponentialfunktion** Der radioaktive Zerfall folgt dem exponentiellen Zerfallsgesetz $N(t) = N_0 \cdot e^{-\lambda t}$, wobei $N_0$ die Anfangsmenge, $\lambda$ die Zerfallskonstante und $t$ die Zeit ist. Dies bedeutet, dass in gleichen Zeitintervallen immer der gleiche prozentuale Anteil der vorhandenen Atome zerfällt. Eine lineare Funktion (A) würde fälschlicherweise eine konstante Zerfallsrate bedeuten, während die inverse Quadratfunktion (B) und Potenzfunktion (D) den charakteristischen exponentiellen Verlauf nicht korrekt abbilden. Eine "Curiefunktion" (C) existiert in diesem Zusammenhang nicht. Die Exponentialfunktion ist die einzige mathematische Beschreibung, die das physikalische Phänomen der konstanten Zerfallswahrscheinlichkeit pro Zeiteinheit korrekt wiedergibt. ## 869 **A) Jedes Orbital der Atomhülle kann nur zwei Elektronen aufnehmen.** Das Pauli-Prinzip ist ein fundamentales Prinzip der Quantenmechanik, das besagt, dass sich zwei Elektronen in einem Atom nicht in allen Quantenzahlen gleichen dürfen. In einem Orbital, das durch die Hauptquantenzahl n, Nebenquantenzahl l und magnetische Quantenzahl m charakterisiert ist, können sich daher maximal zwei Elektronen aufhalten - diese müssen dann entgegengesetzte Spins haben. Die anderen Optionen beziehen sich auf andere physikalische Konzepte: Die Atommasse (B), den photoelektrischen Effekt (C), das überholte Bohrsche Atommodell (D) oder den Welle-Teilchen-Dualismus (E), haben aber keinen direkten Bezug zum Pauli-Prinzip. ## 870 **C) Die starke Wechselwirkungskraft** Die starke Wechselwirkungskraft, auch Kernkraft genannt, ist die stärkste der vier fundamentalen Naturkräfte und etwa 100-mal stärker als die elektromagnetische Kraft. Sie wirkt zwischen den Quarks, aus denen Protonen und Neutronen aufgebaut sind, und überwindet dadurch die elektrostatische Abstoßung zwischen den positiv geladenen Protonen im Atomkern. Die Gravitationskraft (D) ist viel zu schwach, um auf atomarer Ebene eine relevante Rolle zu spielen. Die elektrostatische Kraft (A) ist die Kraft, die überwunden werden muss, nicht die überwindende Kraft. Die schwache Wechselwirkung (B) ist für radioaktive Zerfälle zuständig, während die "feinstoffliche Universalkraft" (E) nicht existiert. ## 871 **E) Elektronen, die bei einer Kernumwandlung frei werden.** Die $\beta^-$-Strahlung ist eine Form der radioaktiven Strahlung, bei der Elektronen aus dem Kern emittiert werden. Diese Elektronen entstehen, wenn sich im Atomkern ein Neutron in ein Proton umwandelt. Die anderen Optionen sind physikalisch falsch: Protonen werden bei der $\alpha$-Strahlung (als Teil von Heliumkernen) emittiert (A), der "β-Effekt" existiert nicht als physikalischer Begriff (B), freie Neutronen charakterisieren die Neutronenstrahlung (C), und Elektronenemission findet nicht bei Kernverschmelzungen statt (D). Die $\beta^-$-Strahlung ist ein fundamentaler Prozess der Kernumwandlung, der das Proton-Neutron-Verhältnis im Kern verändert. ## 872 **E) Absorption** Bei der Absorption nimmt ein Elektron Energie auf und springt von einem niedrigeren auf ein höheres Energieniveau. Der im Bild gezeigte Pfeil weist genau auf diesen Prozess hin. Wenn ein Photon mit passender Energie auf das Atom trifft, kann das Elektron diese Energie aufnehmen und in einen angeregten Zustand übergehen. ## 873 **C) Die pro Raumwinkel abgegebene Röntgenstrahlung fällt auf eine 4-mal so große Fläche.** Dieses Phänomen folgt dem Abstandsquadratgesetz (auch Inverse-Square-Law genannt). Röntgenstrahlung breitet sich von einer Punktquelle gleichmäßig in alle Richtungen aus. Die Strahlungsenergie verteilt sich dabei auf eine Kugeloberfläche, deren Größe mit dem Quadrat des Radius zunimmt ($A = 4\pi r^2$). Verdoppelt sich der Abstand zur Quelle, vervierfacht sich die Fläche, auf die dieselbe Strahlungsenergie trifft. Dadurch sinkt die Intensität pro Flächeneinheit auf ein Viertel. Die falschen Antwortoptionen verwechseln diesen geometrischen Effekt mit Absorption (B), Streuung (A) oder behaupten fälschlicherweise eine Änderung der Strahlungshärte mit dem Abstand (D, E), was physikalisch nicht korrekt ist. ## 874 **C) Ein Teilchen mit Ruhemasse schlägt aus einem neutralen Atom ein Elektron heraus.** Die Stoßionisation ist ein wichtiger physikalischer Prozess, bei dem ein energiereiches Teilchen (z.B. ein Elektron oder Ion) mit einem neutralen Atom zusammenstößt und dabei genügend Energie überträgt, um ein Elektron aus der Atomhülle herauszuschlagen. Dabei entstehen ein positiv geladenes Ion und ein freies Elektron. Die anderen Optionen beschreiben andere Ionisationsprozesse: A verwechselt dies mit Paarbildung, D beschreibt den photoelektrischen Effekt, E die Compton-Streuung, und B ist physikalisch nicht korrekt, da Zentrifugalkräfte keine Ionisation bewirken können. ## 875 **A) ... erzeugt eine wesentlich größere Gegenkraft als die Gleitreibung.** Die Haftreibung ist tatsächlich größer als die Gleitreibung, was sich im Alltag leicht beobachten lässt. Wenn ein Objekt ruht, muss zunächst eine größere Kraft aufgewendet werden, um es in Bewegung zu setzen (Haftreibung überwinden), als später nötig ist, um es in Bewegung zu halten (Gleitreibung). Dies liegt an den mikroskopischen Verzahnungen und molekularen Anziehungskräften zwischen den Oberflächen, die im Ruhezustand stärker wirken. Die Optionen C, D und E sind falsch, da Reibung nicht auf Wasserstoffbrückenbindungen, Kernkräften oder kovalenten Bindungen beruht, sondern auf elektromagnetischen Wechselwirkungen zwischen den Oberflächenmolekülen der sich berührenden Körper. ## 876 **C) Elektron** Beim $\beta^-$-Zerfall wandelt sich im Atomkern ein Neutron in ein Proton um, wobei ein Elektron (auch $\beta^-$-Teilchen genannt) und ein Antineutrino emittiert werden. Dies geschieht, wenn ein Kern zu neutronenreich ist und sich stabilisieren muss. Die anderen Optionen sind falsch: Ein Neutron ist das zerfallende Teilchen, kein Produkt; ein Proton entsteht zwar im Kern, wird aber nicht ausgesendet; ein Positron tritt beim $\beta^+$-Zerfall auf, nicht beim $\beta^-$-Zerfall; und Photonen werden bei $\gamma$-Strahlung, nicht bei $\beta$-Zerfällen emittiert. ## 877 **A) 10⁻⁵** Um das Größenverhältnis zwischen Atomkern und Gesamtatom zu bestimmen, teilen wir den Durchmesser des Kerns durch den Durchmesser des Atoms: $\frac{10^{-15}\text{ m}}{10^{-10}\text{ m}}$. Bei der Division von Zehnerpotenzen subtrahieren wir die Exponenten: $10^{-15-(-10)} = 10^{-5}$. Dies zeigt, dass der Atomkern 100.000-mal kleiner ist als das gesamte Atom. Diese enorme Größendifferenz verdeutlicht, dass Atome hauptsächlich aus leerem Raum bestehen, in dem sich die Elektronen in der Elektronenhülle bewegen, während der Atomkern nur einen winzigen Teil des Gesamtvolumens einnimmt. ## 878 **C) Starke Wechselwirkung zwischen Protonen und Neutronen** Der Atomkern wird durch die starke Kernkraft (starke Wechselwirkung) zusammengehalten, die zwischen den Nukleonen (Protonen und Neutronen) wirkt. Diese Kraft ist auf sehr kurze Distanzen (etwa 10⁻¹⁵ m) extrem stark und überwindet die elektrische Abstoßung zwischen den positiv geladenen Protonen. Die elektrische Anziehung (A, D) ist zu schwach und würde bei Protonen sogar abstoßend wirken. Die schwache Wechselwirkung (B) ist für radioaktive Zerfälle zuständig, aber nicht für den Zusammenhalt des Kerns. Option E ist falsch, da Elektronen sich außerhalb des Atomkerns in der Elektronenhülle befinden und nicht an der starken Wechselwirkung teilnehmen. ## 879 **A) Das Verhältnis von $^{14}C$ zu $^{12}C$** Die Radiokarbonmethode (auch C14-Methode genannt) nutzt das natürliche Verhältnis der Kohlenstoffisotope $^{14}C$ zu $^{12}C$, um das Alter organischer Materialien zu bestimmen. Während Lebewesen das natürliche Isotopenverhältnis durch Stoffwechsel aufrechterhalten, beginnt nach ihrem Tod der radioaktive Zerfall von $^{14}C$, während $^{12}C$ stabil bleibt. Durch Messung des aktuellen Isotopenverhältnisses kann das Alter bestimmt werden. Die anderen Optionen sind fachlich falsch: $^{40}K$ wird nicht zur Altersbestimmung von Kohlenstoff verwendet, und weder der Schmelzpunkt noch die Löslichkeit der Kohlenstoffisotope eignen sich zur Altersbestimmung organischer Materialien. ## 880 **B) 100 MBq** Nach 18 Stunden sind drei Halbwertszeiten (je 6 Stunden) vergangen. Bei jeder Halbwertszeit halbiert sich die Aktivität des radioaktiven Materials. Ausgehend von 800 MBq ergibt sich: Nach 6 Stunden 400 MBq, nach 12 Stunden 200 MBq und nach 18 Stunden 100 MBq. Mathematisch lässt sich dies auch mit der Formel $A(t) = A_0 \cdot (\frac{1}{2})^{n}$ berechnen, wobei n die Anzahl der vergangenen Halbwertszeiten ist: $800 \cdot (\frac{1}{2})^3 = 100$ MBq. ## 881 **A) Horizontal nebeneinander** Isotope sind Atome desselben Elements mit gleicher Protonenzahl (Ordnungszahl), aber unterschiedlicher Neutronenzahl. In der Nuklidkarte ist die Neutronenzahl auf der x-Achse und die Protonenzahl auf der y-Achse aufgetragen. Da Isotope per Definition die gleiche Protonenzahl haben, liegen sie auf einer horizontalen Linie (gleicher y-Wert), aber unterscheiden sich in ihrer Position entlang der x-Achse (verschiedene Neutronenzahlen). Die anderen Optionen sind falsch, da eine vertikale Anordnung Kerne mit gleicher Neutronenzahl aber unterschiedlicher Protonenzahl beschreiben würde, während eine diagonale Anordnung Kerne mit systematisch steigender Protonen- und Neutronenzahl darstellen würde. ## 882 **C) Weil bei der Emission Photonen bestimmter Wellenlängen ausgesendet werden, während bei der Absorption genau diese Wellenlängen aus einem kontinuierlichen Spektrum herausgefiltert werden** Im Emissionsspektrum senden angeregte Atome Photonen mit ganz bestimmten Energien (und damit Wellenlängen) aus, wenn Elektronen auf niedrigere Energieniveaus zurückfallen. Diese erscheinen als helle Linien auf dunklem Grund. Beim Absorptionsspektrum durchleuchtet man ein Gas mit weißem Licht (kontinuierliches Spektrum). Die Atome absorbieren dabei genau die Wellenlängen, die sie auch emittieren könnten, da die Elektronen nur bestimmte Energiebeträge aufnehmen können. Diese absorbierten Wellenlängen fehlen dann im durchgelassenen Licht und erscheinen als dunkle Linien. Die anderen Antwortoptionen sind falsch, da Absorption und Emission auf denselben Energieübergängen in der Elektronenhülle basieren und nicht temperaturabhängig oder auf bestimmte Spektralbereiche beschränkt sind. ## 883 **C) 4 µSv/h** Die Strahlungsintensität einer punktförmigen Quelle nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab (Abstandsquadratgesetz). Wenn die Intensität in 2 m Entfernung 36 µSv/h beträgt, dann gilt für die Intensität in 6 m Entfernung: $I_6 = I_2 \cdot \frac{r_2^2}{r_6^2} = 36 \text{ µSv/h} \cdot \frac{2^2}{6^2} = 36 \text{ µSv/h} \cdot \frac{4}{36} = 4 \text{ µSv/h}$. Die Entfernung hat sich verdreifacht (von 2 m auf 6 m), daher nimmt die Intensität um den Faktor $3^2 = 9$ ab. Die anderen Antwortoptionen berücksichtigen entweder nicht das Quadratgesetz oder verwenden falsche Verhältnisse bei der Berechnung. ## 884 **C) Kosmische Primärstrahlung besteht überwiegend aus Protonen und Heliumkernen, die beim Auftreffen auf die Atmosphäre Teilchenschauer erzeugen** Kosmische Primärstrahlung besteht tatsächlich hauptsächlich aus geladenen Teilchen, vor allem Protonen (ca. 90%) und Heliumkernen (ca. 9%). Diese hochenergetischen Teilchen stammen sowohl aus unserer Sonne als auch aus fernen Galaxien. Beim Eintritt in die Erdatmosphäre kollidieren sie mit Luftmolekülen und erzeugen dabei Kaskaden von Sekundärteilchen (Teilchenschauer). Die Intensität der kosmischen Strahlung nimmt mit zunehmender Höhe zu, nicht ab (Fehler in E), da die abschirmende Wirkung der Atmosphäre abnimmt. Sie ist nicht überall gleich stark (Fehler in B), sondern variiert mit geografischer Breite und Höhe. Kosmische Strahlung besteht nicht hauptsächlich aus Gammastrahlung (Fehler in A) und durchdringt durchaus die Atmosphäre, wodurch sie zur natürlichen Strahlenbelastung beiträgt (Fehler in D).