Номер 7, страница 238 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 9. Физика атома и атомного ядра. Параграф 47. Радиоактивный распад. Ядерные реакции. Вопросы - номер 7, страница 238.

Условие.

7. Что нужно делать для того, чтобы осуществить ядерную реакцию?

Решение.

Ядерная реакция — это процесс изменения состава и структуры атомного ядра при его взаимодействии с другим ядром или элементарной частицей. Чтобы осуществить ядерную реакцию, необходимо сблизить частицы на расстояние, на котором действуют ядерные силы, то есть примерно до $10^{-15}$ м.

Основная сложность заключается в преодолении электростатического (кулоновского) отталкивания между положительно заряженными атомными ядрами. Для того чтобы частицы смогли сблизиться на необходимое расстояние, они должны обладать достаточной кинетической энергией.

Один из способов сообщить частицам необходимую энергию — это бомбардировка ядер мишени ускоренными частицами. В специальных установках, называемых ускорителями, заряженные частицы (протоны, альфа-частицы, ионы) разгоняются до огромных скоростей. Обладая большой кинетической энергией, они способны преодолеть кулоновский барьер и вызвать ядерное превращение при столкновении с ядром мишени.

Другой подход используется при взаимодействии с нейтронами. Поскольку нейтроны не имеют электрического заряда, они не испытывают кулоновского отталкивания и могут свободно проникать в ядра даже при очень малых (тепловых) энергиях. Это свойство нейтронов широко используется в ядерных реакторах для запуска и поддержания цепной реакции деления тяжелых ядер, например, урана.

Третий способ осуществить ядерную реакцию — создать условия экстремально высокой температуры и давления. При температурах в миллионы и миллиарды градусов вещество существует в виде плазмы. В таком состоянии кинетическая энергия теплового движения ядер становится достаточной, чтобы при столкновениях преодолевать кулоновский барьер. Этот процесс называется термоядерным синтезом, и именно он служит источником энергии звезд.

Таким образом, ключевым условием для осуществления ядерной реакции является преодоление кулоновского барьера, что достигается либо сообщением частицам высокой кинетической энергии (в ускорителях или за счет высокой температуры), либо использованием для взаимодействия частиц, не имеющих электрического заряда (нейтронов).

Ответ: Для осуществления ядерной реакции необходимо сблизить взаимодействующие частицы (ядра, элементарные частицы) на расстояние действия ядерных сил (порядка $10^{-15}$ м). Для этого нужно преодолеть силы кулоновского отталкивания, что достигается одним из следующих способов: бомбардировкой ядер мишени частицами, ускоренными до высоких энергий; использованием незаряженных частиц (нейтронов), которые не испытывают электростатического отталкивания; нагреванием вещества до сверхвысоких температур, при которых кинетическая энергия ядер становится достаточной для преодоления кулоновского барьера (термоядерный синтез).