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, 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 – считается, что
имеют место дискретные энергетические
уровни, заполненные нуклонами с учетом
принципа Паули. Уровни объединены в
оболочки, которые, будучи полностью
заполненными, образуют устойчивые
структуры.
Задание N 30. |
Если |
соответственно
массы протона, нейтрона, ядра,
а 
соответственно
массы водорода, электрона и масса
атома, то энергию связи ядра можно
вычислять по формулам … Решение:
Энергия,
которую необходимо затратить, чтобы
расщепить ядро на отдельные нуклоны,
называется энергией связи ядра. Масса
ядра меньше, чем сумма масс составляющих
его нуклонов. Эту разницу называют
дефектом массы ядра. Зная дефект массы,
можно определить соответствующую
энергию: 
.
Следовательно, энергию связи ядра можно
определить по формуле 
,
а также 
,
где 
зарядовое
число,
массовое
число. В последней формуле в 
и 
входит
масса электронов, но при вычитании она
уничтожается.
Задание N 31. |
Реакция |
не
может идти из-за нарушения закона
сохранения … Решение:
Во
всех фундаментальных взаимодействиях
выполняются законы сохранения: энергии,
импульса, момента импульса (спина) и
всех зарядов (электрического 
,
барионного 
и
лептонного
).
Эти законы сохранения не только
ограничивают последствия различных
взаимодействий, но определяют также
все возможности этих последствий. Для
выбора правильного ответа надо проверить,
каким законом сохранения запрещена и
какими разрешена приведенная реакция
взаимопревращения элементарных частиц.
Электрический заряд
–
это число единиц элементарного заряда:
у нейтрона (
)
это число 
,
протона (
) 
,
позитрона (
)
,
электронного нейтрино (
)
.
Реакция
не
может идти из-за нарушения закона
сохранения электрического заряда
: 
.
Задание N 32. |
Установите соответствие между видами фундаментальных взаимодействий и радиусами их действия в метрах. 1. Электромагнитное 2. Слабое 3. Сильное |