Номер 1, страница 332 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Можно ли сказать, что захват нейтрона и дальнейшее деление ядра — это искусственная радиоактивность?

Решение

Нет, не совсем корректно называть захват нейтрона и последующее деление ядра искусственной радиоактивностью, хотя эти два явления тесно связаны. Чтобы понять разницу, необходимо дать определения обоим процессам.

Деление ядра — это ядерная реакция, в ходе которой ядро тяжелого элемента (например, урана) при захвате нейтрона делится на два (реже три) более легких ядра, называемых осколками деления. Этот процесс происходит практически мгновенно после захвата нейтрона и сопровождается высвобождением большого количества энергии и нескольких новых нейтронов. Это вынужденная, или индуцированная, ядерная реакция.

Пример реакции деления урана-235:
$ ^{235}_{92}U + ^1_0n \rightarrow [^{236}_{92}U]^* \rightarrow ^{141}_{56}Ba + ^{92}_{36}Kr + 3^1_0n + E $
Здесь ядро урана-235 захватывает нейтрон, превращается в возбужденное ядро урана-236 ($[^{236}_{92}U]^*$), которое почти мгновенно распадается на осколки (барий-141 и криптон-92) и нейтроны. Само это деление — не спонтанный процесс, а результат внешнего воздействия.

Искусственная радиоактивность — это явление, при котором изначально стабильные ядра превращаются в радиоактивные (нестабильные) в результате ядерных реакций (например, при бомбардировке частицами). Эти вновь созданные радиоактивные изотопы затем самопроизвольно (спонтанно) распадаются, испуская излучение, подчиняясь закону радиоактивного распада со своим периодом полураспада.

Пример получения искусственного радиоактивного изотопа фосфора-30, открытого супругами Жолио-Кюри:
$ ^{27}_{13}Al + ^4_2\alpha \rightarrow ^{30}_{15}P + ^1_0n $
Полученный изотоп фосфора-30 радиоактивен и спонтанно распадается:
$ ^{30}_{15}P \rightarrow ^{30}_{14}Si + e^+ + \nu_e $
Именно этот второй, спонтанный, процесс и является проявлением искусственной радиоактивности.

Таким образом, ключевое различие заключается в характере процесса: деление ядра — это вынужденная реакция, практически немедленный результат захвата частицы, в то время как радиоактивность (в том числе искусственная) — это спонтанный распад нестабильного ядра, который происходит с течением времени.

Связь между этими явлениями заключается в том, что осколки, образующиеся в результате деления ядра (в нашем примере $ ^{141}_{56}Ba $ и $ ^{92}_{36}Kr $), как правило, сами являются нестабильными, то есть радиоактивными. Они перегружены нейтронами и в дальнейшем претерпевают цепочку спонтанных бета-распадов. Следовательно, можно сказать, что деление ядра является процессом, который приводит к образованию искусственных радиоактивных изотопов. Но сам акт деления — это не искусственная радиоактивность, а индуцированная ядерная реакция.

Ответ: Нет, захват нейтрона и деление ядра — это индуцированная (вынужденная) ядерная реакция, а не искусственная радиоактивность. Искусственная радиоактивность — это свойство спонтанного распада ядер, полученных искусственным путем. Однако деление ядра является одним из основных способов получения таких искусственно радиоактивных ядер (осколков деления).