Номер 74.11, страница 251 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 74. Ядерные реакции. Глава 10. Квантовые явления - номер 74.11, страница 251.

74.1.1 [1683] Напишите ядерную реакцию, которая происходит при бомбардировке ядер алюминия $^ {27}_ {13}\text{Al}$ $\alpha$-частицами и сопровождается выбиванием протонов.

74.1.1 [1683]

Дано:

Исходное ядро: алюминий-27 ($_{13}^{27}\text{Al}$)
Бомбардирующая частица: $\alpha$-частица (ядро гелия-4, $_{2}^{4}\text{He}$)
Выбиваемая частица: протон ($_{1}^{1}\text{p}$)

Найти:

Уравнение ядерной реакции.

Решение:

Ядерная реакция описывает взаимодействие атомных ядер и элементарных частиц. В данной задаче ядро алюминия $_{13}^{27}\text{Al}$ бомбардируется $\alpha$-частицей, которая представляет собой ядро атома гелия $_{2}^{4}\text{He}$. В результате реакции образуется новое ядро $_{Z}^{A}\text{X}$ и выбивается протон $_{1}^{1}\text{p}$ (или $_{1}^{1}\text{H}$).

Запишем уравнение реакции в общем виде:

$_{13}^{27}\text{Al} + _{2}^{4}\text{He} \rightarrow _{Z}^{A}\text{X} + _{1}^{1}\text{p}$

При любой ядерной реакции должны выполняться законы сохранения зарядового числа (количества протонов) и массового числа (общего количества нуклонов: протонов и нейтронов).

1. Закон сохранения зарядового числа (Z). Сумма зарядовых чисел частиц, вступивших в реакцию, равна сумме зарядовых чисел продуктов реакции.

$13 + 2 = Z + 1$

$15 = Z + 1$

Отсюда находим зарядовое число нового ядра:

$Z = 15 - 1 = 14$

2. Закон сохранения массового числа (A). Сумма массовых чисел частиц, вступивших в реакцию, равна сумме массовых чисел продуктов реакции.

$27 + 4 = A + 1$

$31 = A + 1$

Отсюда находим массовое число нового ядра:

$A = 31 - 1 = 30$

Итак, в результате реакции образуется ядро с зарядовым числом $Z = 14$ и массовым числом $A = 30$. Элемент с порядковым номером 14 в периодической системе Д.И. Менделеева — это кремний (Si). Следовательно, продукт реакции — изотоп кремния $_{14}^{30}\text{Si}$.

Теперь можно записать окончательное уравнение ядерной реакции:

$_{13}^{27}\text{Al} + _{2}^{4}\text{He} \rightarrow _{14}^{30}\text{Si} + _{1}^{1}\text{p}$

Ответ: $_{13}^{27}\text{Al} + _{2}^{4}\text{He} \rightarrow _{14}^{30}\text{Si} + _{1}^{1}\text{p}$.