18. Елементарні частинки

Усна розминка

1. Ядро якого атома є елементарною частинкою?

2. Чи є елементарною αчастинка?

3. Що спільного між частинкою й античастинкою? Чим вони відрізняються?

4. Що таке анігіляція частинки й античастинки? Чи існує про­цес, зворотний до анігіляції?

5. Які фундаментальні фізичні закони виконуються під час пере­творень елементарних частинок?

6. Які елементарні частинки є стабільними?

7. Які фундаментальні взаємодії вам відомі?

8. Які частинки переносять фундаментальні взаємодії?

9. Які частинки називають адронами?

10. У якій взаємодії беруть участь лептони?

11. Що таке кварки? Які досліди доводять їх існування?

12. Назвіть відомі вам баріони.

Перший рівень

13. Накресліть схеми атомів Гідрогену й анти-Гідрогену; ука­жіть, з яких елементарних частинок вони складаються.

14. Накресліть схеми атомів Гелію й анти-Гелію; укажіть, з яких елементарних частинок вони складаються.

15. Допишіть відсутнє позначення: . Як називають такий процес?

Другий рівень

16. До якого типу частинок належать баріони та мезони? Чим відрізняються баріони від мезонів?

17. Унаслідок анігіляції електрона та позитрона, які рухалися повільно, утворилися два γ-кванти. Під яким кутом один до одного вони розлетілися?

18. Вільні нейтрони перетворюються на протони. Чому зво­ротний процес можливий лише всередині атомних ядер?

19. Чому реєстрація нейтрино набагато складніша, ніж реєстра­ція інших елементарних частинок?

20. Визначте енергію, що виділяється внаслідок анігіляції елек­трона та позитрона.

21. Яка енергія виділяється внаслідок анігіляції нейтрона й антинейтрона?

22. Яка енергія виділяється внаслідок анігіляції протона й ан­типротона?

23. Яка енергія виділилася б унаслідок повної анігіляції 1 кг речовини та 1 кг антиречовини?

24. Елементарна частинка пі-ноль-мезон (п°), маса якої у 264 рази більша за масу електрона, розпадається на два γ-кванти. Визначте частоту γ-випромінювання, уважаючи час­тинку до розпаду нерухомою.

Третій рівень

18.25. Чи може вільний електрон поглинути фотон?

18.26.Чи може один γ-квант у вакуумі перетворитися на пару електрон—позитрон?

27. Доведіть, що анігіляція електрона та. позитрона з виникнен­ням тільки одного γ-кванта неможлива.

28. Унаслідок анігіляції нерухомих електрона та позитрона ви­никли два γ-кванти. Визначте довжину хвилі випромінювання, що утворилося.

29. Унаслідок анігіляції електрона та позитрона утворилися два γ-кванти. Визначте імпульс кожного з γ-квантів, уважаючи частинки до анігіляції нерухомими.

Тести для самоконтролю

У завданнях 1—12 потрібно з чотирьох наведених тверджень обрати одне правильне.

1. Перехід атома з третього енергетичного рівня на перший відпо­відає випромінюванню з частотою 3·10¹⁵ Гц. Які частоти випро­мінювання можуть відповідати переходам з третього на другий рівень і з другого на перший?

А. 0,5 ·10¹⁵ і 2,5·10¹⁵Гц. Б. 1,2 ·10¹⁵ і 2,7·10¹⁵Гц

В. 1,3 ·10¹⁵ і 4,3·10¹⁵Гц Г. 1,5 ·10¹⁵ і 4,5·10¹⁵Гц

2. Атом випромінює послідовно два фотони, які відповідають довжині хвилі 2400 і 600 нм. Якою була б довжина хвилі ви­промінювання, якби перехід між тими самими енергетичними рівнями відбувся з утворенням тільки одного фотона?

   1. 3000 нм. Б. 1800 нм. В. 960 нм. Г. 480 нм.

3. Скільки нуклонів містить ядро атома

   1. 13. Б. 14. В. 27. Г. 40.

4 Скільки заряджених частинок містить атом

А.13. Б. 26. В 27. Г. 40.

5 Визначте (приблизно) дефект мас атомного ядра, енергія зв'язку якого дорівнює 93 МеВ.

А. 0,1 а.о.м. Б. 0,4 а.о.м. В. 0,6 а.о.м. Г. 0,9 а.о.м.

6. Унаслідок ядерної реакції між ядрами, загальна кількість ну­клонів у яких дорівнює 31, питома енергія зв'язку збільшилася на 0,3 МеВ/нуклон. Визначте, як змінилася загальна маса ядер після ядерної реакції.

1. Зменшилася на 0,0003 а.о.м. Б. Зменшилася на 0,01 а.о.м.

2. Збільшилася на 0,0003 а.о.м. Г. Збільшилася на 0,01 а.о.м.

7. Унаслідок радіоактивних розпадів масове число ядра зменшилося на 16, а зарядове — не змінилося. Визначте, скільки відбулося β-розпадів.

А. 4. Б. 8. В. 16. Г. 32.

8. На скільки відсотків зменшується кількість радіоактивних атомів за 2 періоди піврозпаду?

А. На 25 %. Б. На 50 %. В. На 75 %. Г. На 90 %.

9. Скільки періодів піврозпаду має минути, щоб кількість радіоак­

тивних атомів зменшилася приблизно в 1000 разів?

А. 4. Б. 6. В. 10. Г. 12.

9. Атоми яких елементів входять до складу регулюючих стержнів ядерного реактора?

А. Уран, Радій. Б. Бор, Кадмій.

В. Радон, Карбон. Г. Плюмбум, Барій.

9. Визначте (приблизно) енергію, яка виділяється внаслідок поді­лу 235 г Урану-235. Уважайте, що в результаті поділу кожного ядра виділяється енергія 200 МеВ.

А. 2·10¹⁴ Дж Б. . 2·10¹⁵ Дж В. . 2·10¹⁶ Дж . Г. 2·10¹⁷ Дж

9. Унаслідок взаємодії γ-випромінювання з речовиною можуть народжуватися нові частинки. Визначте максимальну масу час­тинок, які можуть виникнути з одного у-кванта, якщо частота випромінювання дорівнює 3 10²⁴ Гц.

А. . 7,3·10^-35 Дж Б. 2,2·10^-26 Дж В. 6,6·10^-18 Дж

А. 2·10^-9 Дж