Номер 3, страница 316 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Запишите общую схему $ \beta^{+} $-распада.

Решение

β⁺-распад (бета-плюс распад), также известный как позитронный распад, является одним из видов радиоактивного бета-распада. Этот процесс происходит в атомных ядрах, в которых имеется избыток протонов по сравнению с нейтронами, что делает их нестабильными.

Суть процесса заключается в том, что один из протонов ($p$) внутри ядра спонтанно превращается в нейтрон ($n$). Это превращение возможно благодаря слабому взаимодействию. Чтобы законы сохранения выполнялись, этот процесс сопровождается испусканием двух частиц:

• Позитрона ($e^+$ или $\beta^+$). Позитрон является античастицей электрона. Он имеет такую же массу, как и электрон, но обладает положительным элементарным электрическим зарядом ($+1$).
• Электронного нейтрино ($\nu_e$). Это нейтральная, практически безмассовая элементарная частица, которая уносит часть энергии, выделяющейся при распаде.

Превращение на уровне нуклонов (протонов и нейтронов) записывается так:

$p \rightarrow n + e^+ + \nu_e$

В результате β⁺-распада характеристики исходного (материнского) ядра изменяются следующим образом:

• Массовое число $A$ (общее количество нуклонов в ядре) остаётся неизменным, так как общее число протонов и нейтронов не меняется (один протон заменяется одним нейтроном).
• Зарядовое число $Z$ (количество протонов) уменьшается на единицу ($Z \rightarrow Z-1$), так как один протон превратился в нейтрон.

Таким образом, в результате β⁺-распада образуется ядро нового химического элемента, который в таблице Менделеева находится на одну позицию левее исходного элемента.

Общая схема β⁺-распада для произвольного материнского ядра, обозначаемого как $_Z^A X$, где $X$ — символ химического элемента, $A$ — массовое число, а $Z$ — зарядовое число, выглядит так:

$_Z^A X \rightarrow _{Z-1}^A Y + e^+ + \nu_e$

Здесь $_{Z-1}^A Y$ — это дочернее ядро нового химического элемента $Y$.

При записи ядерных реакций, в том числе и β⁺-распада, должны выполняться законы сохранения массового числа и электрического заряда.

• Сохранение массового числа: $A = (A-0) + 0$
• Сохранение заряда: $Z = (Z-1) + 1$

Также выполняется закон сохранения лептонного числа: до реакции оно равно 0, после реакции лептонное число позитрона (антилептон) равно $-1$, а нейтрино (лептон) равно $+1$, в сумме также получается 0.

Ответ: Общая схема β⁺-распада: $_Z^A X \rightarrow _{Z-1}^A Y + e^+ + \nu_e$