Элементы ядерной физики и физики элементарных частиц 1 Ядро. Элементарные частицы

7 Элементы ядерной физики и физики элементарных частиц 1 Ядро. Элементарные частицы

Ф7.1.1-1

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 -активны 2: ядра обладают избытком протонов и -активны 3: ядра обладают избытком нейтронов и -активны* 4: ядра обладают избытком протонов и -активны

Ядра, в которых происходит превращение нейтрона в протон, называются -радиоактивными. Для области при постоянном количестве нейтронов число протонов (порядковый номер) меньше нормы, значит, ядра обладают избытком нейтронов, соответственно этот избыток должен превратиться в протоны. По определению такие ядра называются -активными.

Ответ: 3

Ф7.1.1-2

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

1: ядра обладают избытком протонов и -активны* 2: ядра обладают избытком нейтронов и -активны 3: ядра обладают избытком нейтронов и -активны 4: ядра обладают избытком протонов и -активны

Ядра, в которых происходит превращение нейтрона в протон, называются -радиоактивными. Для области при постоянном количестве нейтронов число протонов (порядковый номер) больше нормы, значит, ядра обладают избытком протонов, соответственно этот избыток должен превратиться в нейтроны. Обратно определению такие ядра называются -активными.

Ответ: 1

Ф7.1.1-3

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

1: обладают избытком нейтронов и находятся в области Z<Zβ* 2: обладают избытком протонов и находятся в области Z<Zβ 3: обладают избытком нейтронов и находятся в области Z>Zβ 4: обладают избытком протонов и находятся в области Z>Zβ

Ядра, в которых происходит превращение нейтрона в протон, называются -радиоактивными. Для -активных ядер характерно, что в них происходит превращение нейтрона в протон. Это означает, что при постоянном количестве нейтронов число протонов (порядковый номер) меньше нормы, ядра обладают избытком нейтронов. Это выполняется для области .

Ответ: 1

Ф7.1.1-4

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

1: обладают избытком протонов и находятся в области Z>Zβ* 2: обладают избытком протонов и находятся в области Z<Zβ 3: обладают избытком нейтронов и находятся в области Z>Zβ 4: обладают избытком нейтронов и находятся в области Z<Zβ

Ядра, в которых происходит превращение нейтрона в протон, называются -радиоактивными. Для -активных ядер характерно, что в них происходит превращение протона в нейтрон. Это означает, что при постоянном количестве нейтронов число протонов (порядковый номер) больше нормы, ядра обладают избытком протонов. Это выполняется для области .

Ответ: 1

Ф7.1.1-5

На рисунке показана область существования β-активных ядер. Прямая линия соответствует равновесным значениям Zb , соответствующим β-стабильным ядрам. Здесь Z – порядковый номер элемента, а N – число нейтронов в ядре. Ядра, нестабильные по отношению к -захвату…

1: обладают избытком протонов и находятся в области Z>Zβ* 2: обладают избытком протонов и находятся в области Z<Zβ 3: обладают избытком нейтронов и находятся в области Z>Zβ 4: обладают избытком нейтронов и находятся в области Z<Zβ

Ядра, в которых происходит превращение нейтрона в протон, называются -радиоактивными. Ядра, нестабильные по отношению к -захвату являются -активными. Для -активных ядер характерно, что в них происходит превращение протона в нейтрон. Это означает, что при постоянном количестве нейтронов число протонов (порядковый номер) больше нормы, ядра обладают избытком протонов. Это выполняется для области .

Ответ: 1

Ф7.1.2-1

Ядра с долгоживущим возбуждённым состоянием называют …

1: изоспины 2: изотопы 3: изобары 4: изомеры*

Изотопический спин (изоспин) – одна из внутренних характеристик (квантовое число), определяющая число зарядовых состояний адронов.

Изотопы – разновидности атомов (и ядер) одного химического элемента с разным количеством нейтронов в ядре.

Изобары – нуклиды, имеющие одинаковое массовое число;

Изомерия атомных ядер – явление существования у ядер атомов метастабильных (изомерных) возбуждённых состояний с достаточно большим временем жизни.

Ответ: 4

Ф7.1.3-1

Для нуклонов верными являются следующие утверждения:

1: масса протона много больше массы нейтрона 2: оба нуклона обладают отличными от нуля магнитными моментами* 3: спины нуклонов одинаковы* 4: оба нуклона нейтральны

Нуклоны – частицы, из которых построены атомные ядра. Нуклоны представлены протонами и нейтронами.

	масса	электрический заряд	спин
Нейтрон	939,6 МэВ	0	1/2 (фермион)
Протон	938,3 МэВ	+1	1/2 (фермион)

Магнитный момент – основная величина, характеризующая магнитные свойства вещества. Магнитный момент элементарных частиц (протонов и нейтронов) обусловлен существованием у них собственного механического момента – спина, то есть они обладают отличным от 0 магнитным моментом.

Ответы: 2,3

Ф7.1.3-2

Из перечисленных ниже частиц считается нуклоном …

1: фотон 2: электрон 3: мюон 4: нейтрон*

Нуклоны – частицы, из которых построены атомные ядра. Нуклоны представлены протонами и нейтронами.

Ответ: 4

Ф7.1.4-1

Реакция не может идти из-за нарушения закона сохранения …

1: электрического заряда 2: лептонного заряда* 3: барионного заряда 4: спинового момента импульса

Закон сохранения электрического заряда гласит, что алгебраическая сумма зарядов электрически замкнутой системы сохраняется. Для данного уравнения этот закон выполняется согласно уравнению .

Все представленные частицы являются лептонами, следовательно, закон сохранения барионного заряда здесь не учитывается, а вернее выполняется по формуле .

Лептонное число, лептонный заряд – разность числа лептонов и антилептонов в данной системе. Во всех наблюдавшихся процессах лептонное число в замкнутой системе сохраняется. Лептонам присваивается лептонное число (по соглашению) L=+1, для антилептонов L=−1. Для данной реакции уравнение лептонных зарядов выглядит следующим образом: . Это противоречит закону сохранения лептонного заряда.

Ответ: 2

Ф7.1.4-2

Реакция не может идти из-за нарушения закона сохранения …

1: спинового момента импульса 2: лептонного заряда* 3: электрического заряда 4: барионного заряда

Закон сохранения электрического заряда гласит, что алгебраическая сумма зарядов электрически замкнутой системы сохраняется. Для данного уравнения этот закон выполняется согласно уравнению .

Все представленные частицы являются лептонами, следовательно, закон сохранения барионного заряда здесь не учитывается, а вернее выполняется по формуле .

Лептонное число, лептонный заряд – разность числа лептонов и антилептонов в данной системе. Во всех наблюдавшихся процессах лептонное число в замкнутой системе сохраняется. Лептонам присваивается лептонное число (по соглашению) L=+1, для антилептонов L=−1. Для данной реакции уравнение лептонных зарядов выглядит следующим образом: . Это противоречит закону сохранения лептонного заряда.

Ответ: 2

Ф7.1.5-1

Установить соответствие процессов взаимопревращения частиц: 1. - распад А. 2. К-захват Б. 3. - распад 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

Аннигиляция – процесс взаимодействия элементарной частицы с ее античастицей, в результате которого они превращаются в γ-кванты (фотоны) электромагнитного поля или другие частицы. Например, при столкновении электрона и позитрона обе частицы исчезают, а рождаются два γ-кванта (фотона): .

Электронный захват, e-захват или k-захват – один из видов β-распада атомных ядер. При электронном захвате один из протонов ядра захватывает орбитальный электрон и превращается в нейтрон, испуская электронное нейтрино:

Бета-распад – тип радиоактивного распада, обусловленного слабым взаимодействием и изменяющего заряд ядра на единицу. При этом ядро может излучать β-частицу (электрон или позитрон). В случае испускания электрона он называется β-минус (), а в случае испускания позитрона – β-плюс распадом ().

В -распаде слабое взаимодействие превращает нейтрон в протон, при этом испускаются электрон и антинейтрино: .

В -распаде протон превращается в нейтрон, позитрон и нейтрино:

Методом исключения из предложенных в задании вариантов получается 1-Г, 2-Б, 3-В, 4-А. Правильным же ответом является: 1-Г, 2-В, 3-Б, 4-А

Ответ: 1

Ф7.1.5-2

Установить соответствие процессов взаимопревращения частиц: 1. - распад А. 2. К-захват Б. 3. - распад 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-Б, 2-Г, 3-А, 4-Д 4: 1-А, 2-Б, 3-Г, 4-Д

Аннигиляция – процесс взаимодействия элементарной частицы с ее античастицей, в результате которого они превращаются в γ-кванты (фотоны) электромагнитного поля или другие частицы. Например, при столкновении электрона и позитрона обе частицы исчезают, а рождаются два γ-кванта (фотона): .

Электронный захват, e-захват или k-захват – один из видов β-распада атомных ядер. При электронном захвате один из протонов ядра захватывает орбитальный электрон и превращается в нейтрон, испуская электронное нейтрино:

Бета-распад – тип радиоактивного распада, обусловленного слабым взаимодействием и изменяющего заряд ядра на единицу. При этом ядро может излучать β-частицу (электрон или позитрон). В случае испускания электрона он называется β-минус (), а в случае испускания позитрона – β-плюс распадом ().

В -распаде слабое взаимодействие превращает нейтрон в протон, при этом испускаются электрон и антинейтрино: .

В -распаде протон превращается в нейтрон, позитрон и нейтрино:

Методом исключения из предложенных в задании вариантов получается 1-Г, 2-Б, 3-В, 4-А. Правильным же ответом является: 1-Г, 2-В, 3-Б, 4-А

Ответ: 1

Правильный ответ 2.

Ф7.1.6-1

На рисунке показана фотография взаимодействия неизвестной частицы Х с протоном в водородной пузырьковой камере, которое идёт по схеме Если спин π-мезона S=0, то заряд и спин налетающей частицы будут равны …

1: q<0; S=0* 2: q<0; S=1/2 3: q>0; S=1/2 4: q>0; S=0

Запишем уравнение реакции: .

Исходя из закона сохранения заряда, получаем, что заряд частицы X .

Согласно закону сохранения момента количества движения (спина), получаем , следовательно, спин частицы X .

Ответ: 1

Ф7.1.6-2

	1*
2
3

Ф7.1.6-3

	1*
2
3

Ф7.1.7-1

Ф7.1.7-2

	1*
2
3
4

Ф7.1.8-1