Номер 11.58, страница 218 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Квантовая физика. Глава 11. Атомная и ядерная физика. Радиоактивность - номер 11.58, страница 218.

Условие.

11.58. Как изменится массовое число и заряд ядра, если ядро испытает:

а) $\beta^{-}$-распад?

б) $\beta^{+}$-распад?

Решение.

Решение

Для описания ядра будем использовать стандартные обозначения: $_Z^A X$, где $\text{A}$ – массовое число (общее число протонов и нейтронов), а $\text{Z}$ – зарядовое число (число протонов), которое определяет заряд ядра, равный $Z \cdot e$, где $\text{e}$ – элементарный заряд.

а) β⁻-распад

Бета-минус распад (β⁻-распад) – это тип радиоактивного распада, при котором один из нейтронов ($\text{n}$) ядра превращается в протон ($\text{p}$), испуская при этом электрон ($e^-$) и электронное антинейтрино ($\bar{\nu}_e$). Схематически этот процесс можно записать как:

$ _0^1 n \rightarrow _1^1 p + _{-1}^0 e + \bar{\nu}_e $

В результате этого превращения исходное ядро $_Z^A X$ превращается в новое ядро $_Z'^A' Y$. Уравнение реакции выглядит следующим образом:

$ _Z^A X \rightarrow _{Z+1}^A Y + _{-1}^0 e + \bar{\nu}_e $

Из уравнения видно, что общее число нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре не меняется, так как один нейтрон просто заменяется одним протоном. Следовательно, массовое число $\text{A}$ остается неизменным ($A' = A$).

Число протонов в ядре увеличивается на единицу, поэтому зарядовое число становится $Z' = Z+1$. Это означает, что заряд ядра увеличивается на одну единицу элементарного заряда.

Ответ: При β⁻-распаде массовое число ядра не изменяется, а заряд ядра увеличивается на единицу (зарядовое число увеличивается на 1).

б) β⁺-распад

Бета-плюс распад (β⁺-распад или позитронный распад) – это тип радиоактивного распада, при котором один из протонов ($\text{p}$) ядра превращается в нейтрон ($\text{n}$), испуская при этом позитрон ($e^+$) и электронное нейтрино ($\nu_e$). Схематически этот процесс можно записать как:

$ _1^1 p \rightarrow _0^1 n + _{+1}^0 e + \nu_e $

В результате этого превращения исходное ядро $_Z^A X$ превращается в новое ядро $_Z'^A' Y$. Уравнение реакции выглядит следующим образом:

$ _Z^A X \rightarrow _{Z-1}^A Y + _{+1}^0 e + \nu_e $

Как и в случае β⁻-распада, общее число нуклонов в ядре не меняется, так как один протон заменяется одним нейтроном. Следовательно, массовое число $\text{A}$ остается неизменным ($A' = A$).

Число протонов в ядре уменьшается на единицу, поэтому зарядовое число становится $Z' = Z-1$. Это означает, что заряд ядра уменьшается на одну единицу элементарного заряда.

Ответ: При β⁺-распаде массовое число ядра не изменяется, а заряд ядра уменьшается на единицу (зарядовое число уменьшается на 1).