Номер 5, страница 97, часть 2 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

5. Как понимают $\beta$-распад? Каковы различия между электронным и позитронным $\beta$-распадами?

5. Как понимают β-распад? Каковы различия между электронным и позитронным β-распадами?

Бета-распад ($ \beta $-распад) — это вид радиоактивного распада, обусловленный слабым взаимодействием, при котором ядро атома испускает бета-частицу (электрон или позитрон) и антинейтрино (или нейтрино). В результате этого процесса один из нуклонов (протон или нейтрон) в ядре превращается в другой. Массовое число ядра ($\text{A}$) при этом не меняется, а зарядовое число ($\text{Z}$) изменяется на единицу.

Существует два основных типа бета-распада: электронный ($ \beta^- $-распад) и позитронный ($ \beta^+ $-распад). Их ключевые различия заключаются в следующем:

1. Электронный $ \beta^- $-распад:

- Условие: Происходит в ядрах, перегруженных нейтронами (где отношение числа нейтронов к числу протонов выше стабильного).

- Процесс в ядре: Один из нейтронов ($\text{n}$) превращается в протон ($\text{p}$), при этом испускается электрон ($e^-$) и электронное антинейтрино ($ \bar{\nu}_e $).

- Уравнение на уровне нуклонов: $ n \rightarrow p + e^- + \bar{\nu}_e $

- Изменение ядра: Зарядовое число $\text{Z}$ увеличивается на 1, а массовое число $\text{A}$ остаётся неизменным. Исходный элемент превращается в следующий за ним в периодической таблице.

- Общее уравнение реакции: $ ^A_Z \text{X} \rightarrow ^A_{Z+1} \text{Y} + e^- + \bar{\nu}_e $

2. Позитронный $ \beta^+ $-распад:

- Условие: Происходит в ядрах, перегруженных протонами (с избытком протонов).

- Процесс в ядре: Один из протонов ($\text{p}$) превращается в нейтрон ($\text{n}$), при этом испускается позитрон ($e^+$, античастица электрона) и электронное нейтрино ($ \nu_e $).

- Уравнение на уровне нуклонов: $ p \rightarrow n + e^+ + \nu_e $

- Изменение ядра: Зарядовое число $\text{Z}$ уменьшается на 1, а массовое число $\text{A}$ остаётся неизменным. Исходный элемент превращается в предыдущий в периодической таблице.

- Общее уравнение реакции: $ ^A_Z \text{X} \rightarrow ^A_{Z-1} \text{Y} + e^+ + \nu_e $

Таким образом, основные различия между электронным и позитронным $ \beta $-распадами заключаются в типе испускаемой частицы (электрон против позитрона), сопутствующей ей частицы (антинейтрино против нейтрино), типе превращения нуклона ($ n \rightarrow p $ против $ p \rightarrow n $) и, как следствие, в изменении зарядового числа ядра ($ Z \rightarrow Z+1 $ против $ Z \rightarrow Z-1 $).

Ответ: Бета-распад понимают как спонтанное превращение одного из нуклонов в ядре (нейтрона в протон или наоборот) с испусканием бета-частицы и нейтрино/антинейтрино. Различие между электронным ($ \beta^- $) и позитронным ($ \beta^+ $) распадом состоит в том, что при $ \beta^- $-распаде нейтрон превращается в протон, заряд ядра увеличивается на 1 и испускается электрон, а при $ \beta^+ $-распаде протон превращается в нейтрон, заряд ядра уменьшается на 1 и испускается позитрон.