Номер 1, страница 307 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Глава 12. Физика атомного ядра. Параграф 80. Энергия связи атомных ядер. Образцы заданий ЕГЭ - номер 1, страница 307.

Условие.

1. Два протона удерживаются в ядре атома гелия за счёт

1) гравитационного взаимодействия

2) электромагнитного взаимодействия

3) сильного взаимодействия

4) слабого взаимодействия

Решение.

Решение 2.

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать четыре фундаментальных взаимодействия, действующих в природе, и их роль в атомном ядре.

1) гравитационного взаимодействия

Гравитационное взаимодействие — это сила притяжения, действующая между всеми объектами, обладающими массой. Хотя протоны имеют массу и притягиваются друг к другу гравитационно, эта сила чрезвычайно слаба по сравнению с другими силами, действующими на субатомном уровне. Сила электростатического отталкивания между двумя протонами в ядре примерно в $10^{36}$ раз превосходит силу их гравитационного притяжения. Поэтому гравитация не может обеспечить стабильность ядра.

2) электромагнитного взаимодействия

Протоны имеют положительный электрический заряд. Согласно законам электростатики (которые являются частью электромагнитного взаимодействия), одноименные заряды отталкиваются. Следовательно, между двумя протонами в ядре гелия действует мощная сила кулоновского отталкивания. Эта сила не удерживает протоны вместе, а наоборот, стремится разрушить ядро.

3) сильного взаимодействия

Сильное ядерное взаимодействие — это самая мощная из фундаментальных сил. Оно действует на очень коротких расстояниях, сопоставимых с размерами атомного ядра (порядка $10^{-15}$ м). Это взаимодействие является силой притяжения между нуклонами (протонами и нейтронами) и не зависит от их электрического заряда. Сильное взаимодействие во много раз превосходит силу электростатического отталкивания между протонами, тем самым связывая их и нейтроны в единое стабильное ядро. Именно благодаря этому взаимодействию ядра атомов существуют.

4) слабого взаимодействия

Слабое взаимодействие также действует на субатомном уровне, но оно ответственно за процессы радиоактивных распадов, например, за бета-распад, в ходе которого нейтрон может превратиться в протон (и наоборот). Эта сила значительно слабее сильного взаимодействия и не играет основной роли в удержании нуклонов в ядре.

Таким образом, протоны в ядре атома гелия удерживаются вместе за счёт сильного взаимодействия, которое преодолевает их взаимное электростатическое отталкивание.

Ответ: 3) сильного взаимодействия