Номер 1010, страница 137, часть 1 - гдз по физике 10-11 класс сборник задач Парфентьева

Часть 1. 11 класс. Квантовая физика. Физика атомного ядра. Искусственная радиоактивность. Ядерные реакции - номер 1010, страница 137.

Условие.

1010. [852] Радиоактивный азот $^{\text{13}}_{\text{7}}\text{N}$ при распаде превращается в изотоп углерода $^{\text{13}}_{\text{6}}\text{C}$. Напишите уравнение ядерной реакции. Какая частица при этом излучается?

Решение.

Дано:

Исходное ядро: радиоактивный азот $_{7}^{13}\textrm{N}$

Конечное ядро: изотоп углерода $_{6}^{13}\textrm{C}$

Найти:

1. Уравнение ядерной реакции.

2. Какая частица при этом излучается?

Решение:

Запишем схему ядерной реакции, в которой радиоактивный азот $_{7}^{13}\textrm{N}$ превращается в изотоп углерода $_{6}^{13}\textrm{C}$ и испускает неизвестную частицу, которую обозначим как $_{Z}^{A}\textrm{X}$:

$$_{7}^{13}\textrm{N} \rightarrow _{6}^{13}\textrm{C} + _{Z}^{A}\textrm{X}$$

Согласно законам сохранения в ядерных реакциях, сумма массовых чисел и сумма зарядовых чисел до и после реакции должны быть одинаковы.

1. Закон сохранения массового числа (A):

Массовое число до реакции (13) должно быть равно сумме массовых чисел после реакции ($13 + A$).

$$13 = 13 + A$$

Из этого уравнения находим массовое число неизвестной частицы:

$$A = 13 - 13 = 0$$

2. Закон сохранения заряда (Z):

Зарядовое число до реакции (7) должно быть равно сумме зарядовых чисел после реакции ($6 + Z$).

$$7 = 6 + Z$$

Из этого уравнения находим зарядовое число неизвестной частицы:

$$Z = 7 - 6 = 1$$

Таким образом, испускаемая частица $_{Z}^{A}\textrm{X}$ имеет массовое число $A=0$ и зарядовое число $Z=+1$. Такая частица называется позитроном и обозначается как $_{1}^{0}e$ или $\beta^{+}$.

Следовательно, уравнение ядерной реакции имеет вид:

$$_{7}^{13}\textrm{N} \rightarrow _{6}^{13}\textrm{C} + _{1}^{0}e$$

Этот процесс является примером позитронного бета-распада. При таком распаде один из протонов в ядре азота превращается в нейтрон, испуская позитрон (и электронное нейтрино, которое для простоты в уравнении часто опускают).

Ответ: Уравнение ядерной реакции: $_{7}^{13}\textrm{N} \rightarrow _{6}^{13}\textrm{C} + _{1}^{0}e$. При этом излучается позитрон ($_{1}^{0}e$).