Номер 4, страница 27, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Квантовая физика. Глава VI. Атомное ядро и ядерная энергетика. Параграф 26. Ядерные реакции. Ядерная энергетика - номер 4, страница 27.

Условие.

4. У какого из лёгких ядер энергия связи существенно больше, чем у «соседей» по таблице Менделеева?

Решение.

Решение

Среди лёгких ядер атомное ядро гелия-4, или альфа-частица ($^4_2\text{He}$), обладает существенно большей энергией связи, чем его «соседи» по таблице Менделеева — водород ($\text{H}$) и литий ($Li$).

Энергия связи характеризует прочность ядра. Для сравнения стабильности различных ядер удобнее использовать удельную энергию связи — энергию связи, приходящуюся на один нуклон (протон или нейтрон) в ядре.

Удельная энергия связи для ядра гелия-4 ($^4_2\text{He}$) составляет примерно $7.07 \text{ МэВ/нуклон}$, что является аномально высоким значением для лёгких ядер. Сравним это значение с его соседями:

• Дейтерий ($^2_1\text{H}$): $\approx 1.11 \text{ МэВ/нуклон}$

• Тритий ($^3_1\text{H}$): $\approx 2.83 \text{ МэВ/нуклон}$

• Литий-6 ($^6_3\text{Li}$): $\approx 5.33 \text{ МэВ/нуклон}$

• Литий-7 ($^7_3\text{Li}$): $\approx 5.60 \text{ МэВ/нуклон}$

Как видно из сравнения, удельная энергия связи ядра гелия-4 значительно превосходит аналогичные показатели для ядер водорода и лития.

Причиной такой исключительной стабильности ядра гелия-4 является его структура. Оно состоит из 2 протонов и 2 нейтронов. Числа 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 126 в ядерной физике называются «магическими». Ядра, у которых число протонов или нейтронов (или и тех, и других) равно одному из магических чисел, обладают повышенной устойчивостью из-за полностью заполненных ядерных оболочек. Ядро $^4_2\text{He}$ является «дважды магическим», так как число протонов $Z=2$ и число нейтронов $N=2$ являются магическими, что и обуславливает его высокую энергию связи и стабильность.

Ответ: Ядро гелия-4 ($^4_2\text{He}$).