Номер 4, страница 199 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

4. Почему при делении ядра вылетают несколько нейтронов?

4. Процесс деления тяжелых атомных ядер, например, урана ($^{235}_{92}U$), начинается, когда ядро поглощает нейтрон. Это делает ядро крайне нестабильным. Под действием внутренних сил ядро начинает деформироваться, вытягиваться и в конечном итоге разрывается на два (реже три) более легких ядра, называемых осколками деления.

Основная причина, по которой при этом вылетают свободные нейтроны, кроется в соотношении числа протонов и нейтронов в ядрах. Тяжелые ядра, способные к делению, содержат значительно больше нейтронов, чем протонов. Например, в ядре урана-235 содержится 92 протона и 143 нейтрона, их отношение составляет примерно $143/92 \approx 1,55$. Стабильные же ядра, находящиеся в середине таблицы Менделеева (к которым относятся осколки деления), имеют меньшее отношение числа нейтронов к числу протонов (обычно в диапазоне 1,2–1,4).

В результате, когда тяжелое ядро делится, образовавшиеся осколки оказываются сильно перегруженными нейтронами, то есть они имеют "избыток" нейтронов для своей массы. Такое состояние энергетически невыгодно и нестабильно. Чтобы достичь стабильности, осколки почти мгновенно (за время порядка $10^{-14}$ с) испускают эти избыточные нейтроны. В среднем при делении одного ядра урана-235 высвобождается 2-3 нейтрона.

Именно эти испущенные нейтроны способны вызывать деление других тяжелых ядер, что делает возможной цепную ядерную реакцию, которая используется в ядерных реакторах и ядерном оружии.

Ответ: При делении тяжелого ядра образуются осколки, которые являются ядрами более легких элементов. Тяжелые ядра характеризуются более высоким отношением числа нейтронов к числу протонов по сравнению со стабильными ядрами средней массы. Поэтому образовавшиеся осколки деления оказываются "перегруженными" нейтронами. Для перехода в более стабильное состояние они почти мгновенно испускают эти избыточные нейтроны.