Номер 73.3, страница 248 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 73. Радиоактивный распад. Глава 10. Квантовые явления - номер 73.3, страница 248.

73.3 [н] Перед началом наблюдения определили массу радиоактивного препарата с помощью весов. По истечении времени, равного периоду полураспада, препарат взвесили вновь. Уменьшилась ли масса препарата в два раза?

Период полураспада, обозначаемый как $T_{1/2}$, — это время, в течение которого распадается половина исходного числа радиоактивных ядер в образце. Ключевой момент заключается в том, что эти ядра не исчезают, а превращаются в ядра других элементов (дочерние продукты распада). Эти дочерние продукты также имеют массу и, как правило, остаются в составе препарата, который взвешивается на весах.

Весы измеряют общую массу всего препарата. Эта масса является суммой масс оставшихся нераспавшихся радиоактивных атомов и масс вновь образовавшихся дочерних атомов.

Через один период полураспада в препарате будет находиться половина исходных радиоактивных атомов и эквивалентное количество дочерних атомов. Масса дочернего атома очень близка к массе материнского, поскольку основная масса атома сосредоточена в ядре, а количество нуклонов (протонов и нейтронов) в процессе распада изменяется незначительно (например, в случае альфа-распада) или не изменяется вовсе (в случае бета-распада).

Следовательно, общая масса препарата уменьшится, но очень незначительно. Уменьшение массы происходит за счет массы испущенных частиц (например, альфа-частиц), если они покинут пределы образца, а также за счет дефекта масс. Дефект масс — это разница между массой исходного ядра и суммарной массой продуктов распада, которая, согласно формуле Эйнштейна $E = \Delta m c^2$, переходит в энергию. Эта потеря массы составляет лишь малую долю от исходной.

Таким образом, утверждение, что масса препарата уменьшилась в два раза, неверно. В два раза уменьшилось количество (и, соответственно, масса) именно радиоактивных ядер, а не общая масса всего препарата.

Ответ: Нет, масса препарата не уменьшилась в два раза. После одного периода полураспада половина радиоактивных ядер превращается в дочерние ядра, которые также обладают массой и остаются в препарате. Общая масса препарата уменьшается лишь очень незначительно за счет массы улетевших частиц и энергии, выделяющейся при распаде (дефект масс). Это уменьшение составляет очень малую долю от первоначальной массы.