31. Ядерные реакции.

Из 10¹⁰ атомов радиоактивного изотопа с периодом полураспада 20 мин. через 60 мин. не испытают превращения примерно ____ атомов.

Решение: Период полураспада  это время, в течение которого первоначальное количество ядер данного радиоактивного вещества распадается наполовину. Через время, равное одному периоду полураспада, останется 50% нераспавшихся радиоактивных ядер, то есть  атомов не испытают превращения. 60 мин. соответствуют трем периодам полураспада; следовательно, не испытают превращения примерно  атомов.

-распадом является ядерное превращение, происходящее по схеме …

Решение: При -распаде в ядре происходит превращение протона в нейтрон с испусканием позитрона и электронного нейтрино: .

12. -распадом является ядерное превращение, происходящее по схеме …

Решение: При -распаде в ядре происходит превращение нейтрона в протон с испусканием электрона и электронного антинейтрино: .

13. При бомбардировке ядер изотопа азота  нейтронами образуются изотоп бора  и …

-частица

нейтрон

протон

2 протона

Решение: Используя закон сохранения массового и зарядового числа, можно записать данную ядерную реакцию: . Следовательно, неизвестной частицей с массовым числом 4 и зарядовым числом 2 является -частица.

14. Чтобы уран  превратился в стабильный изотоп свинца , должны произойти …

	7 -распадов и 4 –-распадов		6 -распадов и 5 –-распадов
	8 -распадов и 3 –-распадов		5 -распадов и 6 –-распадов

Решение: -частица – это ядро атома гелия с массовым числом 4 и зарядовым числом +2. -частица – это электрон с массовым числом 0 и зарядовым числом –1. При радиоактивном распаде выполняются законы сохранения массового числа и зарядового числа. В результате превращения урана в свинец массовое число изменяется на 28, следовательно, произойдет 7 -распадов. Зарядовое число  изменяется на 10. В результате  7 -распадов зарядовое число уменьшится на 14. Чтобы зарядовое число увеличить на 4 единицы, должны произойти 4 -распада.

32.Законы сохранения в ядерных реакциях

Взаимодействие -мезона с протоном в водородной пузырьковой камере идет по схеме Если спин -мезона , то характеристиками ламбда-гиперона  будут …

			;
			;
			;
			;

Решение: При взаимодействии элементарных частиц и их превращениях возможны только такие процессы, в которых выполняются законы сохранения, в частности законы сохранения электрического заряда и спина. -мезоны имеют спин , а электрический заряд  в единицах элементарного заряда. Спин протона  в единицах постоянной Планка  равен: , а заряд . В соответствии с законами сохранения у ламбда-гиперона  спин , заряд .

15. Законом сохранения лептонного заряда разрешена реакция …

Решение: Во всех фундаментальных взаимодействиях выполняются законы сохранения: энергии, импульса, момента импульса (спина) и всех зарядов (электрического , барионного и лептонного ). Согласно закону сохранения лептонного заряда  в замкнутой системе при любых процессах, разность между числом лептонов и антилептонов сохраняется. Условились считать, что для лептонов  лептонный заряд ; а для антилептонов  лептонный заряд . Для всех остальных элементарных частиц лептонные заряды принимаются равными нулю.  Реакция   может идти, так как в этой реакции наряду с другими выполняется  закон сохранения лептонного заряда : . В остальных реакциях закон сохранения лептонного заряда  нарушен.

16. Законом сохранения электрического заряда запрещена реакция …

Решение: При взаимодействии элементарных частиц и их превращении в другие возможны только такие процессы, в которых выполняются законы сохранения, в частности закон сохранения электрического заряда: суммарный электрический заряд частиц, вступающих в реакцию, равен суммарному электрическому заряду частиц, полученных в результате реакции. Электрический заряд  в единицах элементарного заряда равен: у нейтрона () , протона () , электрона () , позитрона () , электронного нейтрино и антинейтрино (,) , антипротона () , мюонного нейтрино () , мюона () . Закон сохранения электрического заряда не выполняется в реакции.

17. Распад мюона по схеме  не может идти из-за нарушения закона сохранения …

	лептонного заряда		электрического заряда
	спинового момента импульса		барионного заряда

Решение: Во всех фундаментальных взаимодействиях выполняются законы сохранения: энергии, импульса, момента импульса (спина) и всех зарядов (электрического , барионного и лептонного ). Согласно закону сохранения лептонного заряда  в замкнутой системе при любых процессах, разность между числом лептонов и антилептонов сохраняется. Условились считать, что для лептонов  лептонный заряд ; а для антилептонов  лептонный заряд . Для всех остальных элементарных частиц лептонные заряды принимаются равными нулю.  Реакция  не может идти из-за нарушения закона сохранения лептонного заряда , так как .

18. Законом сохранения барионного заряда запрещена реакция …

Решение: Во всех фундаментальных взаимодействиях выполняются законы сохранения: энергии, импульса, момента импульса (спина) и всех зарядов (электрического , барионного и лептонного ). Согласно закону сохранения барионного заряда  для всех процессов с участием барионов и антибарионов суммарный барионный заряд сохраняется. Барионам (нуклонам  и гиперонам) приписывается барионный заряд . Антибарионам (антинуклонам  и антигиперонам) – барионный заряд , а всем остальным частицам – барионный заряд . Реакция  не может идти из-за нарушения закона сохранения барионного заряда  так как .

104