Номер 8, страница 196 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

8. Объясните, в чем сходство и различие между естественной и искусственной радиоактивностью.

Решение

Радиоактивность — это явление самопроизвольного превращения неустойчивых атомных ядер в ядра других элементов, сопровождающееся испусканием частиц или электромагнитного излучения. Её разделяют на естественную и искусственную, которые имеют как общие черты, так и принципиальное различие.

Сходство

Сходство между естественной и искусственной радиоактивностью заключается в том, что физическая природа самого процесса распада в обоих случаях абсолютно одинакова. Независимо от происхождения, радиоактивный распад — это спонтанный процесс, который подчиняется одним и тем же законам и проявляется одинаковым образом. Во-первых, он описывается общими физическими законами: закон радиоактивного распада $N(t) = N_0 e^{-\lambda t}$ и понятие периода полураспада $T_{1/2}$ применимы к любым радиоактивным ядрам, как природным, так и искусственно созданным. Во-вторых, распад сопровождается испусканием одних и тех же видов излучений: альфа-частиц (ядер гелия ${}_{2}^{4}\text{He}$), бета-частиц (электронов $e^-$ или позитронов $e^+$) и гамма-квантов ($\gamma$). Наконец, в обоих случаях суть процесса — это превращение ядра одного элемента (или изотопа) в ядро другого, вызванное его внутренней нестабильностью и стремлением к состоянию с меньшей энергией.

Различие

Ключевое и единственное различие состоит в происхождении радиоактивных изотопов (радионуклидов).

Естественная радиоактивность — это свойство нестабильных изотопов, которые существуют в природе независимо от деятельности человека. К ним относятся либо очень долгоживущие изотопы, сохранившиеся со времен образования Солнечной системы (например, уран-238 ${}^{238}\text{U}$, торий-232 ${}^{232}\text{Th}$, калий-40 ${}^{40}\text{K}$), либо их дочерние продукты распада, входящие в так называемые радиоактивные ряды (например, радий-226 ${}^{226}\text{Ra}$).

Искусственная радиоактивность — это радиоактивность ядер, полученных в результате целенаправленных действий человека. Эти изотопы создаются в ядерных реакторах или на ускорителях элементарных частиц путем облучения стабильных ядер нейтронами, протонами или другими частицами. Например, первый в истории искусственный радионуклид фосфор-30 был получен Ирен и Фредериком Жолио-Кюри при облучении алюминия альфа-частицами по реакции: ${}_{13}^{27}\text{Al} + {}_{2}^{4}\text{He} \rightarrow {}_{15}^{30}\text{P} + {}_{0}^{1}\text{n}$. Большинство искусственных изотопов (таких как кобальт-60 ${}^{60}\text{Co}$, цезий-137 ${}^{137}\text{Cs}$, йод-131 ${}^{131}\text{I}$) в природе не встречаются и, как правило, имеют относительно короткие периоды полураспада.

Ответ:

Сходство естественной и искусственной радиоактивности заключается в том, что в обоих случаях это спонтанный распад нестабильного ядра, который подчиняется одним и тем же физическим законам и сопровождается испусканием альфа-, бета- или гамма-излучения. Различие состоит исключительно в происхождении радиоактивных ядер: естественные радионуклиды существуют в природе самостоятельно, а искусственные создаются человеком в результате ядерных реакций.