*1) β- - распад; 2) ядерная реакция деления;

3) ядерная реакция синтеза; 4) β+- распад; 5) α - распад.

Задание 6

В ядре изотопа углерода 146С содержится…

*1) 6 протонов и 8 нейтронов;протонов и 6 нейтронов;

3) 14 протонов и 8 нейтронов; 4) 8 протонов и 6 нейтронов;

5) 6 протонов и 14 нейтронов.

Задание 7

На рисунке показана область существования β-активных ядер. Прямая линия соответствует равновесным значениям Zβ, соответствующим β-стабильным ядрам. Здесь Z - порядковый номер элемента, а N - число нейтронов в ядре.


В области Z<Zβ…

*1) ядра обладают избытком нейтронов и β- - активны;

2) ядра обладают избытком нейтронов и β+- активны;

3) ядра обладают избытком протонов и β- - активны;

4) ядра обладают избытком протонов и β+ - активны.

Задание 8

Сколько α- и β-распадов должно произойти, чтобы торий 23290Th превратился в стабильный изотоп свинца 20882Pb.

*1) 6 α-распадов и 4 β-распада;

2) 7 α-распадов и 3 β-распада;

3) 4 α-распада и 6 β-распадов;

4) 5 α-распадов и 5 β-распадов.

Задание 9

Сколько α- и β-распадов должно произойти, что бы актиний 22789Ac превратился в стабильный изотоп свинца 20782Pb.

*1) 5 α-распадов и 3 β-распада;

2) 4 α-распада и 4 β-распада;

3) 5 α-распадов и 5 β-распадов;

4) 6 α-распадов и 3 β-распада.

Задание 10

Сколько α- и β-распадов должно произойти, что бы америций 24195Am превратился в стабильный изотоп висмута 20983Bi.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

*1) 8 α-распадов и 4 β-распада;

2) 9 α-распадов и 3 β-распада;

3) 7 α-распадов и 3 β-распад;

4) 6 α-распадов и 5 β-распадов.

Задание 11

Сколько α- и β-распадов должно произойти, что бы уран 23592U превратился в стабильный изотоп свинца 20782Pb.

*1) 7 α-распадов и 4 β-распада;

2) 5 α-распадов и 6 β-распадов;

3) 8 α-распадов и 3 β-распада;

4) 6 α-распадов и 5 β-распадов.

4.3. Ядерные реакции. Элементарные частицы

Теоретическое введение

4.3.1. Искусственная радиоактивность, ядерные реакции

Ядерные реакции – это взаимодействие двух или более частиц, которое приводит к появлению новых частиц или новых элементов. Ядерные реакции происходят за счет действия ядерных сил, поэтому для наступления ядерной реакции необходимо сблизить частицы до расстояния 10-13см.

В настоящее время известно порядка 1000 ядерных реакций. Основные характеристики ядерных реакций:

а) запись ядерных реакций

При взаимодействии легких частиц с ядром в результате получается другое ядро и легкие частицы

Ядерные реакции, идущие в несколько этапов (1936 – Бор) с образованием промежуточных ядер, которые называются компаунд-ядрами, принято записывать в виде

Если а = b, то ядерная реакция называется рассеянием.

Вероятность протекания ядерных реакций принято характеризовать двумя величинами.

1. Ядерное время

Это промежуток времени (ядерное время пролета), который требуется частице с энергией 1МэВ, чтобы пройти расстояние, равное диаметру ядра.

с.

То есть время зависит от массового числа элемента.

2. Эффективное сечение ядерной реакции

* - количество падающих частиц на систему ядер,

n – концентрация ядер в пластине толщиной ,

* - количество частиц, вышедших из пластины.

(Цепная реакция ядер урана, термоядерная реакция синтеза лёгких ядер и устройство атомного реактора самостоятельно.)

4.3.1. Законы сохранения в ядерных реакциях

1. Закон сохранения электрического заряда

Суммарный электрический заряд продуктов реакции должен равняться суммовому электрическому заряду исходных частиц. Коротко говоря, сумма зарядовых чисел до реакции и после реакции равна.

2. Закон сохранения массового числа.

Суммарное массовое число до реакции и после реакции совпадают.

3. Закон сохранения энергии и импульса

* - количество теплоты либо поглощаемое, либо выделяемое в процессе реакции.

*> 0 – реакция идет с выделением энергии и называется экзотермической.

*> 0 – реакция идет с поглощением энергии и называется эндотермическая.

Обратная реакция, идущая по обратной схеме к экзотермической, всегда является эндотермической.

* = 0 – реакция представляет собой упругое рассеяние.

4. Закон сохранения барионного заряда

Суммарное число нуклонов в ядерных реакциях сохраняется.

4.3.2. Основные характеристики элементарных частиц

В настоящее время известно более 150 элементарных частиц, которые участвуют в 3 видах взаимодействий.

1. Электромагнитное взаимодействие – обусловливает существование у частицы электрического заряда и считается в настоящее время, что оно переносится фотонами. Интенсивность этого взаимодействия характеризуется некоторой безразмерной величиной

Время взаимодействия с.

Масса покоя и собственная энергия частиц

Как известно из релятивистской физики, энергия частицы связана с массой покоя соотношением

Существуют частицы, для которых масса покоя равна нулю, поэтому , то есть такие частицы в любой среде движутся со скоростью света в вакууме (фотон, и все вида нейтрино).

Массы элементарных частиц выражаются в массах электрона.

2. Электрический заряд

Большинство элементарных частиц имеют электрический заряд, причем почти каждая частица имеет своего двойника – античастицу с противоположным зарядом. (е - и е+).

Электрический заряд выражается в единицах заряда е.

3. Спин S – собственный механический момент элементарной частицы. Известны частицы со спином

0, - бозоны, - фермионы

Сильное взаимодействие проявляется между тяжелыми частицами независимо от их электрического заряда и характерны для ядерных превращений.

Семейство сильно взаимодействующих частиц назвали адронами (α=15)

Время взаимодействия 10-23 – 10-22 с.

Исследование сильного взаимодействия потребовало введения новых характеристик элементарных частиц.

Барионный заряд B – специфический заряд элементарной частицы неэлектрического характера, проявляющийся в ядерных взаимодействиях.

Для всех тяжелых частиц, участвующих в ядерных взаимодействиях, барионный заряд полагается равным В = 1, а для их античастиц В = -1.

У протона В = +1, антипротона В = -1,

нейтрона В = +1, антинейтрона В = -1

По современным представлениям ядерные силы между протонами и нейтронами обусловлены обменом квантами ядерного взаимодействия, которыми являются p-мезоны.

Существуют p±, ответственные за взаимодействие протон-нейтрон и p° - ответственные за взаимодействие между одноименными нуклонами.

Существование p - мезонов было предсказано теоретически в 1935 г. японским физиком Юкава. Они были обнаружены в1949 г. космическом излучении.

.

p - мезон в космических лучах распадается на m- мезоны и на мюонное нейтрино.

Аналогично

В связи с этим стало необходимо ввести еще одну характеристику.

4.3.3. Изотопический спин


Он указывает на мультиплетность данного класса частиц

одна частица в группе

две частицы в группе

три частицы в группе
М – мультиплексность

Выполняется соотношение

а) электрон − М = 1;

б) нуклон может существовать в виде нейтрона и протона. Тогда

М = 2

I =

p-мезон ® p+, p- , p0

М = 3

I = 1

После того, как были введены данные условные величины Гелл Манн и Нишиджима получили соотношение, которое связывало основные характеристики элементарных частиц: q, ее изотопический спин и барионный заряд

(1)

Данное соотношение выполняется во всех известных ядерных реакциях.

Однако в 1949 году в космических лучах были обнаружены частицы с m = 1000mе, которые распадались на мюоны и нейтрино. Частицы назвали К-мезоны (каоны). Оказалось, что существуют К+, К0 и К - - каоны.

Реакции были обнаружены в космических лучах, а позже в ускорителях.

Оказалось, что в этих реакциях не выполняется (1), поэтому ввели новую характеристику элементарной частицы, которую назвали странность.

Для всех частиц, не участвующих в реакциях типа распада К-онов S = 0.

Тогда уравнение (1) запишется в виде

(2)

Соотношение (2) выполняется для всех известных элементарных частиц.

Взаимодействия с участием странных частиц были названными слабыми.

сек

Каждое из квантовых чисел, характеризующих элементарную частицу при ядерных реакциях сохраняется. Поэтому существуют соответствующие законы сохранения.

Задания к теме

Задание 12

В осушествлении ядерной реакции участвует…

*1) α-частица; 2) протон; 3) нейтрон; 4) электрон.

Задание 13

При бомбардировке протонами ядер лития 73Li образуется α-частица. Вторым продуктом реакции является…

*1) α-частица; 2) протон; 3) 2 протона; 4) нейтрон; 5) 2 нейтрона.

Задание 14

При бомбардировке протонами ядер изотопа азота 147N нейтронами образуется изотоп углерода 116С. Еще в ядерной реакции образуется…

*1) α-частица; 2) нейтрон; 3) 2 нейтрона; 4) протон; 5) 2 протона.

Задание 15

Два ядра гелия слились в одно, при этом был излучен протон. В результате этой реакции образовалось ядро. . .

*1) ; 2) ; 3) ; 4) ; 5) .

Задание 16

При бомбардировке ядер изотопа азота нейтронами образуется изотоп бора . Ещё в этой ядерной реакции образуется

*1) α-частица; 2) нейтрон; 3) 2 нейтрона; 4) протон; 5) 2 протона.

Задание 17

Произошло столкновние a-частицы с ядром берилия . В результате образовался нейтрон и изотоп …

1) ; 2) ; 3) ; *4) ; 5) .

Задание 18

На рисунке показана кварковая диаграмма распада L-гиперона.


Эта диаграмма соответствует реакции …

*1) 2) ;

3) ; 4) .

Задание 19


Взаимодействие - мезона с протоном в водородной пузырьковой камере идёт по схеме

Если спин π – мезона Sπ = 0, то характеристиками K0 – мезона будут..

*1) q = 0; S = 0; 2) q > 0; S = 0; 3) q = 0; S = 1/2; 4)q > 0; S = 1/2.

Задание 20

На рисунке показана фотография взаимодействия K0-мезона с протоном в водородной пузырьковой камере, которое идет по схеме


Если спин π-мезона Sπ= 0, то спин -гиперона

*1) ; 2) ; 3) .

Задание 21

На рисунке показана кварковая диаграмма распада K+-мезона.


Эта диаграмма соответствует реакции. . .

*1); 2); 3); 4).

Задание 22

Взаимодействие p - мезона с протоном в водородной пузырьковой камере c образованием неизвестной частицы Х идёт по схеме


Если спин p-мезона Sp = 0, то заряд и спин частицы Х равны …

*1); 2) ; 3); 4).

Задание 23


На рисунке показана кварковая диаграмма захвата нуклоном μ--мезона

Диаграмма соответствует реакции…

*1); 2); 3); 4)

Задание 24


На рисунке показана фотография взаимодействия π- - мезона с протоном в водородной пузырьковой камере, которое идет по схеме

Если спин p-мезона S = 0, то спин частицы Х будет равен …

*1);

2);

3).

Задание 25

На рисунке показана кварковая диаграмма β- распада нуклона


Диаграмма соответствует реакции …

*1); 2); 3) ;

4) .

Задание 26

Нуклоны в ядре взаимодействуют посредством обмена виртуальными частицами. Процесс их образования соответствует схеме …

*1); 2) ; 3) ; 4) .

Задание 27

Законом сохранения спинового момента импульса запрещена реакция. . .

*1); 2) ; 3) ;

4).

Задание 28

Реакция не может идти из-за нарушения закона сохранения. . .

*1)Электрического заряда;

2)Лептонного заряда;

3)Барионного заряда;

4)Спинового момента импульса.

Задание 29

Установить соответствие процес-сов взаимопрев-раще-ния частиц:

1

β- распад

А

2

β+ распад

Б

3

K - захват

В

4

аннигиляция

Г

Д

*1) 1-Г, 2-Б, 3-В, 4-А; 2) 1-Б, 2-В, 3-А, 4-Д;

3) 1-А, 2-Б, 3-Г, 4-Д; 4) 1-Б, 2-Г, 3-А, 4-Д.

Задание 30

Законом сохранения барионного заряда запрещена реакция…

*1) ; 2) ;

3) ; 4) .

Задание 31

Законом сохранения лептонного заряда запрещена реакция…

*1) ; 2) ;

3) ; 4) .

Задание 32

Законом сохранения электрического заряда запрещена реакция…

*1) ; 2) ;

3) ; 4) .

Задание 33

Реакция не может идти из-за нарушения закона сохранения…

*1) лептонного заряда; 2) спинового момента импульса;

3) электрического заряда; 3) барионного заряда.

Задание 34

Реакция распада электрона по схеме невозможна вследствии невыполнения закона сохранения …

*1) электрического заряда; 2) лептонного заряда; 3) энергии.

Задание 35

Нестабильная частица движется со скоростью 0,6·с. (с - скорость света в вакууме). Тогда время её жизни. . .

*1) Увеличивается на 25%; 2) уменьшается на 10%;

3) уменьшается на 20%; 4) увеличивается на 10%.

Задание 36

В процессе сильного взаимодействия не принимают участие. .

*1) фотоны; 2) нейтроны; 3) протоны.

Задание 37

В процессе сильного взаимодействия принимают участие. . .

*1)протоны; 2) фотоны; 3) электроны.

Задание 38

В процессе сильного взаимодействия принимают участие…

*1) нуклоны; 2) электроны; 3) фотоны.

Задание 39

Позитрон является античастицей по отношению к…

*1) электрону; 2) нейтрону; 3) протону; 4) нейтрино.

Задание 40

В гравитационном взаимодействии принимают участие…

*1) все элементарные частицы;

2) Только частицы, имеющие нулевую массу покоя;

3) Только нуклоны.

Задание 41

Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Ядерные силы притяжения действуют между парами частиц …

*1) Протон-протон, протон-нейтрон, нейтрон-нейтрон;

2) Только протон-протон;

3) Протон-протон, нейтрон-нейтрон;

4) Протон-протон, протон-нейтрон;

5) Протон-нейтрон, нейтрон-нейтрон;

6) Только нейтрон-нейтрон.

Задание 42

Укажите квантовую схему, соответствуюшую гравитационному взаимодействию


*1); 2); 3).

Задание 43


Укажите квантовую схему, соответствуюшую гравитационному взаимодействию

*1); 2); 3).

Задание 44

Взаимодействие, в котором принимают участие все элементарные частицы, является …

*1) гравитационным; 2) сильным; 3) слабым;4) электромагнитным.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Савельев, физики т.3 [Текст]: учеб. пособие / ; СПб.: Изд. «Лань», 20c.

2. Ландсберг, [Текст]: учеб. Пособие для вузов / ; М.: Физматлит, 20с.

3. Трофимова, физики [Текст]: учеб. пособие / ; М.: Высш. шк., 20с.: ил.

4. Детлаф, физики [Текст]: учеб. пособие / , ; М.: Наука, 20с.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4