Номер 2, страница 158 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

2. Какими бывают ядерные реакции?

2. Какими бывают ядерные реакции?

Ядерные реакции — это процессы превращения атомных ядер, вызванные их взаимодействием с другими ядрами или элементарными частицами. Классифицировать ядерные реакции можно по нескольким признакам.

По типу участвующих частиц:
- Реакции под действием заряженных частиц: протонов ($p$), дейтронов ($d$), альфа-частиц ($α$) и др. Эти реакции требуют, чтобы налетающая частица имела достаточную энергию для преодоления кулоновского барьера (силы отталкивания) ядра-мишени. Пример: $${}_{7}^{14}N + {}_{2}^{4}\alpha \rightarrow {}_{8}^{17}O + {}_{1}^{1}p$$.
- Реакции под действием нейтронов ($n$): Поскольку нейтроны не имеют электрического заряда, они могут легко проникать в ядра даже при очень низких (тепловых) энергиях. Эти реакции играют ключевую роль в ядерной энергетике. Пример: радиационный захват нейтрона $${}_{48}^{113}Cd + {}_{0}^{1}n \rightarrow {}_{48}^{114}Cd + \gamma$$.
- Фотоядерные реакции: реакции, вызванные гамма-квантами ($\gamma$). Для этого гамма-квант должен обладать энергией, достаточной для выбивания нуклона из ядра. Пример: $${}_{1}^{2}D + \gamma \rightarrow {}_{1}^{1}p + {}_{0}^{1}n$$.

По характеру превращения ядер:
- Реакции деления тяжелых ядер: процесс расщепления тяжелого атомного ядра (например, урана или плутония) на два (реже три) более легких ядра, называемых осколками деления. Реакция сопровождается высвобождением большого количества энергии, а также испусканием нескольких нейтронов, что делает возможной цепную реакцию. Пример: $${}_{92}^{235}U + {}_{0}^{1}n \rightarrow {}_{92}^{236}U^* \rightarrow {}_{56}^{141}Ba + {}_{36}^{92}Kr + 3{}_{0}^{1}n$$.
- Реакции синтеза (термоядерные реакции): процесс слияния двух или более легких атомных ядер в одно более тяжелое ядро. Для преодоления кулоновского отталкивания исходные ядра должны обладать огромной кинетической энергией, что достигается при сверхвысоких температурах (миллионы градусов). Эти реакции являются источником энергии звезд. Пример: $${}_{1}^{2}D + {}_{1}^{3}T \rightarrow {}_{2}^{4}He + {}_{0}^{1}n$$.
- Спонтанные реакции (радиоактивный распад): превращение нестабильных ядер в другие ядра путем испускания частиц (альфа-распад, бета-распад) или без изменения состава ядра (гамма-распад, электронный захват). Эти процессы происходят самопроизвольно, без внешнего воздействия. Пример альфа-распада: $${}_{92}^{238}U \rightarrow {}_{90}^{234}Th + {}_{2}^{4}\alpha$$.

По энергии налетающих частиц:
- Реакции при низких энергиях (до нескольких МэВ): к ним относятся реакции с тепловыми нейтронами, реакции синтеза. Механизм таких реакций обычно описывается через образование составного ядра.
- Реакции при средних энергиях (десятки МэВ): при таких энергиях становятся возможными "прямые" ядерные реакции, когда налетающая частица взаимодействует только с одним или несколькими нуклонами на поверхности ядра.
- Реакции при высоких энергиях (сотни МэВ и выше): при столкновении выделяется столько энергии, что могут рождаться новые элементарные частицы (например, пи-мезоны). Ядро-мишень может раскалываться на множество осколков (реакции глубокого расщепления).

Ответ: Ядерные реакции классифицируют по типу взаимодействующих частиц (реакции под действием заряженных частиц, нейтронов, гамма-квантов), по характеру превращения ядер (деление тяжелых ядер, синтез легких ядер, спонтанный распад) и по энергии налетающих частиц (реакции при низких, средних и высоких энергиях).