Номер 3, страница 168 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

3. При каком условии происходит реакция деления тяжелых ядер?

Реакция деления тяжелых ядер, также известная как ядерное деление, — это процесс расщепления атомного ядра. Основным условием для запуска этой реакции является захват ядром внешней частицы, как правило, нейтрона.

Рассмотрим этот процесс подробнее на примере ядра урана-235 ($^{235}_{92}U$):

1. Захват нейтрона: Тяжелое ядро, например урана-235, поглощает медленный (тепловой) нейтрон ($\text{n}$). В результате образуется новое, составное ядро в возбужденном состоянии, в данном случае уран-236 ($^{236}_{92}U^*$). Возбужденное состояние обозначается звездочкой.
   $${}^{235}_{92}U + {}^1_0n \rightarrow {}^{236}_{92}U^*$$
2. Дестабилизация ядра: Энергия, внесенная нейтроном (его энергия связи с ядром и кинетическая энергия), приводит ядро в состояние сильного колебания. Ядро начинает деформироваться, вытягиваясь в форму, похожую на гантель.
3. Преодоление ядерных сил: На определенном этапе деформации электростатические силы отталкивания между протонами в двух образующихся частях ядра начинают преобладать над короткодействующими ядерными силами, которые удерживают ядро в целостности.
4. Распад ядра: Ядро разрывается на два (реже три) более легких ядра, называемых осколками деления. При этом также испускается несколько (в среднем 2-3) свободных нейтронов и гамма-кванты, а также выделяется огромное количество энергии (около 200 МэВ на одно ядро). Например, один из возможных каналов распада:
   $${}^{236}_{92}U^* \rightarrow {}^{141}_{56}Ba + {}^{92}_{36}Kr + 3({}^1_0n)$$

Важно отметить, что для разных изотопов требуются нейтроны с разной энергией. Например, ядра урана-235 ($^{235}U$) и плутония-239 ($^{239}Pu$) эффективно делятся под действием медленных (тепловых) нейтронов. В то же время для деления более распространенного изотопа урана-238 ($^{238}U$) необходимы быстрые нейтроны со значительной кинетической энергией.

Таким образом, ключевым условием является передача ядру достаточной энергии для его деформации до критического состояния, после которого происходит распад. Чаще всего эта энергия передается при поглощении нейтрона.

Ответ: Реакция деления тяжелых ядер происходит при захвате ими нейтрона, что приводит к возбуждению ядра и его последующему распаду на осколки с выделением энергии и новых нейтронов.