Номер 1, страница 362 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Проверьте выполнение закона сохранения барионного заряда для двух приведённых реакций.

В представленном вопросе отсутствуют сами ядерные реакции, для которых необходимо провести проверку. Для демонстрации выполнения закона сохранения барионного заряда рассмотрим две распространённые реакции из физики элементарных частиц.

Закон сохранения барионного заряда является одним из фундаментальных законов сохранения в физике. Он утверждает, что суммарный барионный заряд замкнутой системы сохраняется во времени. Это означает, что алгебраическая сумма барионных зарядов всех частиц до взаимодействия равна алгебраической сумме барионных зарядов всех частиц после взаимодействия.

Барионный заряд (или барионное число) $B$ приписывается частицам следующим образом:

• Барионы (тяжёлые частицы, состоящие из трёх кварков, например, протон $p$ и нейтрон $n$) имеют барионный заряд $B = +1$.
• Антибарионы (античастицы барионов, например, антипротон $\bar{p}$ и антинейтрон $\bar{n}$) имеют барионный заряд $B = -1$.
• Все остальные частицы, не являющиеся барионами (мезоны, лептоны, фотоны), имеют барионный заряд $B = 0$.

Решение

Для проверки выполнения закона сохранения барионного заряда необходимо вычислить суммарный барионный заряд частиц в левой (до реакции) и правой (после реакции) частях уравнения.

Определим барионные заряды участвующих частиц:

• Нейтрон ($n$): является барионом, его барионный заряд $B_n = +1$.
• Протон ($p$): является барионом, его барионный заряд $B_p = +1$.
• Электрон ($e^-$): является лептоном, его барионный заряд $B_{e^-} = 0$.
• Электронное антинейтрино ($\bar{\nu}_e$): является лептоном (античастицей), его барионный заряд $B_{\bar{\nu}_e} = 0$.

Суммарный барионный заряд до реакции:

$B_{до} = B_n = +1$

Суммарный барионный заряд после реакции:

$B_{после} = B_p + B_{e^-} + B_{\bar{\nu}_e} = 1 + 0 + 0 = +1$

Так как $B_{до} = B_{после}$ ($1=1$), закон сохранения барионного заряда выполняется.

Ответ: В реакции бета-распада нейтрона закон сохранения барионного заряда выполняется.

Решение

Аналогично первому случаю, определим барионные заряды частиц и сравним их суммы до и после реакции.

Определим барионные заряды участвующих частиц:

• Протон ($p$): является барионом, его барионный заряд $B_p = +1$.
• Нейтрон ($n$): является барионом, его барионный заряд $B_n = +1$.
• Положительный пи-мезон ($\pi^+$): является мезоном, его барионный заряд $B_{\pi^+} = 0$.

Суммарный барионный заряд до реакции (два протона):

$B_{до} = B_p + B_p = 1 + 1 = +2$

Суммарный барионный заряд после реакции:

$B_{после} = B_p + B_n + B_{\pi^+} = 1 + 1 + 0 = +2$

Так как $B_{до} = B_{после}$ ($2=2$), закон сохранения барионного заряда выполняется.

Ответ: В реакции взаимодействия двух протонов закон сохранения барионного заряда выполняется.