Тема: Ядро. Элементарные частицы

Тема: Ядро. Элементарные частицы
В ядре изотопа свинца  содержится …
82 протона и 125 нейтронов

Решение: Зарядовое число  определяет число протонов в ядре. Массовое число  соответствует числу нуклонов, то есть суммарному числу протонов и нейтронов. Следовательно, число нейтронов равно:  Тема: Ядро. Элементарные частицы Заряд в единицах заряда электрона равен +1; масса равна массе электрона; спин в единицах  составляет 1/2. Это основные характеристики …  позитрона Тема: Ядро. Элементарные частицы Для ядерных сил не справедливым является утверждение, что они …  зависят от типа взаимодействующих нуклонов, то есть ядерные силы между протонами отличаются от сил между нейтронами и от сил между протоном и нейтроном

Тема: Ядро. Элементарные частицы
Для ядерных сил не справедливым является утверждение, что они …

зависят от типа взаимодействующих нуклонов, то есть ядерные силы между протонами отличаются от сил между нейтронами и от сил между протоном и нейтроном

Решение:
В ядрах существуют особые ядерные силы, не сводящиеся ни к одному из типов сил, рассматриваемых в классической физике (гравитационных и электромагнитных). Ядерные силы являются силами притяжения. Им свойственна зарядовая независимость: притяжение между двумя нуклонами одинаково независимо от типа нуклона ( или ). Ядерные силы не являются центральными: их нельзя представить действующими по прямой, соединяющей нуклоны. Ядерные силы являются короткодействующими. Они проявляются на расстояниях между нуклонами в ядре порядка м.

Тема: Ядро. Элементарные частицы
Ядро химического элемента X обозначается . Для ядер изотопов характерны …

одинаковые , но различные

Решение:
Все атомные ядра состоят из протонов и нейтронов. Заряд ядра равен по величине , где  – порядковый номер элемента в периодической системе Менделеева, равный числу протонов в ядре, e – заряд протона. Число нуклонов в ядре  называется массовым числом. Здесь – число нейтронов в ядре. Ядра с одинаковыми , но различными  называются изотопами. Ядра, которые при одинаковом значении  имеют различные , называются изобарами. Ядра с одинаковыми  называются изотонами. Наконец, имеются нестабильные ядра, имеющие одинаковые  и , но разные периоды полураспада.

Тема: Ядро. Элементарные частицы
Для ядерных сил справедливым является утверждение, что они …

проявляются лишь на малых расстояниях (короткодействие)

Тема: Ядро. Элементарные частицы
Для энергии связи ядра не справедливым является утверждение, что …

энергия связи ядра  может быть как положительной, так и отрицательной величиной

Решение:
Энергией связи ядра называется минимальная энергия, необходимая для расщепления ядра на составляющие его нуклоны. Мерой энергии связи ядра служит дефект массы . Если ядро с массой  состоит из протонов с массой  и  нейтронов с массой , то дефект массы определяется соотношением: . Энергия связи ядра – величина положительная, так как масса ядра меньше суммы масс составляющих его нуклонов. Удельной энергией связи ядра называется энергия связи, приходящаяся на один нуклон: .

Тема: Ядро. Элементарные частицы
В центральной части атома, занимая небольшой объем и обладая его основной массой, находится положительно заряженное ядро. Неверным является утверждение, что …

масса ядра равна сумме масс образующих ядро нуклонов

Решение:
Экспериментально установлено, что атомное ядро состоит из протонов и нейтронов (нуклонов), а его заряд равен суммарному положительному заряду протонов: , где  – число протонов в ядре (зарядовое число),  заряд протона. Ядерные силы, удерживающие ядро, обладают зарядовой независимостью – пары нуклонов одинаково притягиваются. Ядерные силы не являются центральными силами. Ядерное взаимодействие возникает в условиях обмена виртуальными мезонами между нуклонами. 
Чтобы разбить ядро на составляющие части – протоны и нейтроны, нужно совершить работу по преодолению ядерных сил, то есть сообщить ядру энергию, называемую энергией связи. По закону сохранения энергии такая же энергия связи выделится при соединении свободных нуклонов в ядро. Таким образом, при образовании ядра в результате выделения энергии должна уменьшиться и масса нуклонов. Масса ядра всегда меньше  суммы масс нуклонов, из которых оно состоит:  (дефект массы). Следовательно, масса ядра не является аддитивной величиной.
У разных атомов число протонов и нейтронов в ядре различно. Ядра с одинаковым числом протонов и различным числом нейтронов называются изотопами. Среди них имеются стабильные ядра (с большой энергией связи). Наиболее устойчивы ядра с четными числами протонов и нейтронов ( и др.). В одной из существующих моделей ядра – оболочечной – имеют место дискретные энергетические уровни, заполненные нуклонами с учетом принципа Паули. Уровни объединены в оболочки, которые, будучи полностью заполненными, образуют устойчивые структуры.

Тема: Ядро. Элементарные частицы
Кварковый состав характерен для …

нейтронов

Тема: Ядро. Элементарные частицы
На рисунке показана кварковая диаграмма захвата нуклоном -мезона.

Эта диаграмма соответствует реакции …

Решение:
Кварковый состав соответствует протону  с зарядом +1, полуцелым спином. Протон относится к обычным барионам класса адронов. Кварковый состав соответствует нейтрону  с зарядом  0, полуцелым спином. Нейтрон относится к обычным барионам класса адронов. Протоны и нейтроны называют нуклонами. При захвате протоном -мезона протон превращается в нейтрон и испускается мюонное нейтрино, заряд которого равен 0. При превращении элементарных частиц выполняются законы сохранения, в частности закон сохранения электрического заряда. Этот закон выполняется в реакции  .

Тема: Ядро. Элементарные частицы
Для ядер атомов не справедливым является утверждение: …

масса ядра равна сумме масс составляющих его нуклонов

Решение:
Ядром называется  центральная часть атома, в которой сосредоточена практически вся его масса и весь положительный электрический заряд. Все атомные ядра состоят из элементарных частиц – протонов и нейтронов, называемых нуклонами. Протон имеет положительный электрический заряд, равный по абсолютному значению заряду электрона. Нейтрон электрически нейтрален, чем и объясняется его название. Самое легкое ядро, ядро атома обычного водорода, состоит из одного протона. Между нуклонами в ядре действуют особые ядерные силы, являющиеся проявлением сильного (ядерного) взаимодействия. Ядерные силы являются силами притяжения, действующими между всеми нуклонами в равной степени (как между протонами, так и между нейтронами, а также между протонами и нейтронами). Общая масса ядра всегда меньше суммы масс составляющих его протонов и нейтронов.

Тема: Ядро. Элементарные частицы
Заряд в единицах заряда электрона равен +1; масса равна массе электрона; спин в единицах  составляет 1/2. Это основные характеристики …

позитрона

Тема: Ядро. Элементарные частицы
Для ядерных сил не справедливым является утверждение, что они …

зависят от типа взаимодействующих нуклонов, то есть ядерные силы между протонами отличаются от сил между нейтронами и от сил между протоном и нейтроном

Решение:
В ядрах существуют особые ядерные силы, не сводящиеся ни к одному из типов сил, рассматриваемых в классической физике (гравитационных и электромагнитных). Ядерные силы являются силами притяжения. Им свойственна зарядовая независимость: притяжение между двумя нуклонами одинаково независимо от типа нуклона ( или ). Ядерные силы не являются центральными: их нельзя представить действующими по прямой, соединяющей нуклоны. Ядерные силы являются короткодействующими. Они проявляются на расстояниях между нуклонами в ядре порядка м.

Тема: Ядро. Элементарные частицы
Ядро химического элемента X обозначается . Для ядер изотопов характерны …

одинаковые , но различные