Номер 1, страница 170, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 11. Квантовые явления. Параграф 103. Влияние радиоактивного излучения на живые организмы. Дозиметрия. Повторим изученное - номер 1, страница 170.

Условие.

• Что такое альфа-частицы, бета-частицы и гамма-излучение?

Решение.

Альфа-частицы

Альфа-частица (α-частица) — это положительно заряженная частица, которая является ядром атома гелия-4 ($^4_2\text{He}$). Она состоит из двух протонов и двух нейтронов. Заряд альфа-частицы равен $+2e$, где $\text{e}$ — элементарный заряд. Альфа-частицы испускаются в процессе альфа-распада, когда нестабильное атомное ядро превращается в ядро другого элемента, при этом его массовое число уменьшается на 4, а заряд — на 2. Пример реакции альфа-распада урана-238:$$ {}^{238}_{92}\text{U} \rightarrow {}^{234}_{90}\text{Th} + {}^{4}_{2}\text{He} $$Альфа-частицы обладают высокой ионизирующей способностью (эффективно ионизируют атомы вещества на своем пути), но из-за своей большой массы и заряда имеют очень низкую проникающую способность. Их может полностью остановить лист бумаги или верхний слой кожи человека.
Ответ: Альфа-частица — это ядро атома гелия ($^4_2\text{He}$), состоящее из двух протонов и двух нейтронов, обладающее зарядом $+2e$, высокой ионизирующей, но низкой проникающей способностью.

Бета-частицы

Бета-частица (β-частица) — это высокоэнергетический электрон или позитрон, испускаемый в процессе бета-распада атомных ядер. Существует два типа бета-распада:
1. Бета-минус распад ($\beta^-$): ядро испускает электрон ($e^-$) и электронное антинейтрино. Этот процесс происходит, когда нейтрон в ядре превращается в протон. Заряд ядра увеличивается на единицу, а массовое число не меняется. Пример:$$ {}^{14}_{6}\text{C} \rightarrow {}^{14}_{7}\text{N} + e^- + \bar{\nu}_e $$
2. Бета-плюс распад ($\beta^+$): ядро испускает позитрон ($e^+$) — античастицу электрона — и электронное нейтрино. Этот процесс происходит, когда протон в ядре превращается в нейтрон. Заряд ядра уменьшается на единицу, а массовое число не меняется. Пример:$$ {}^{22}_{11}\text{Na} \rightarrow {}^{22}_{10}\text{Ne} + e^+ + \nu_e $$Бета-частицы намного легче альфа-частиц и движутся со скоростями, близкими к скорости света. Их ионизирующая способность ниже, чем у альфа-частиц, но проникающая способность значительно выше. Для их остановки требуется слой алюминия толщиной в несколько миллиметров.
Ответ: Бета-частица — это электрон или позитрон, испускаемый при радиоактивном бета-распаде ядра. Бета-частицы имеют более высокую проникающую способность, чем альфа-частицы, но меньшую ионизирующую способность.

Гамма-излучение

Гамма-излучение (γ-излучение) — это вид электромагнитного излучения с очень короткой длиной волны и, следовательно, очень высокой энергией. Оно представляет собой поток высокоэнергетических фотонов, называемых гамма-квантами ($\gamma$). В отличие от альфа- и бета-частиц, гамма-кванты не имеют массы покоя и электрического заряда, они движутся со скоростью света.
Гамма-излучение, как правило, сопровождает ядерные реакции, такие как альфа- или бета-распад. После испускания частицы дочернее ядро часто остается в возбужденном состоянии с избытком энергии. Переходя в более стабильное состояние с меньшей энергией, ядро испускает гамма-квант. Этот процесс не меняет ни массовое число, ни заряд ядра. Пример:
Сначала кобальт-60 испытывает бета-распад, образуя возбужденное ядро никеля-60 ($Ni^*$):$$ {}^{60}_{27}\text{Co} \rightarrow {}^{60}_{28}\text{Ni}^* + e^- + \bar{\nu}_e $$Затем возбужденное ядро никеля переходит в основное состояние, испуская гамма-квант:$$ {}^{60}_{28}\text{Ni}^* \rightarrow {}^{60}_{28}\text{Ni} + \gamma $$Гамма-излучение обладает наименьшей ионизирующей способностью среди трех видов излучений, но самой высокой проникающей способностью. Для защиты от него требуются толстые слои плотных материалов, например, свинца или бетона.
Ответ: Гамма-излучение — это высокоэнергетическое электромагнитное излучение (поток фотонов), которое не имеет массы и заряда, обладает очень высокой проникающей способностью и возникает при переходе атомного ядра из возбужденного состояния в стабильное.