Номер 8, страница 183 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Глава V. Физика атома и атомного ядра. Проверим свои знания по теме главы V - номер 8, страница 183.

Условие.

8. Счётчик Гейгера не регистрирует нейтроны, потому что

1) они не ионизируют газ в счётчике

2) они не проникают сквозь стенку счётчика

3) они имеют очень маленький импульс

4) их масса очень мала

Решение.

Решение

Принцип работы счётчика Гейгера-Мюллера основан на явлении ударной ионизации газа под действием ионизирующего излучения. Когда заряженная частица (например, альфа- или бета-частица) или высокоэнергетический фотон (гамма-квант) пролетает через рабочий объём счётчика, наполненный инертным газом, она взаимодействует с атомами газа и ионизирует их, то есть выбивает из них электроны. В результате образуются свободные электроны и положительные ионы. Под действием сильного электрического поля между анодом (нитью) и катодом (стенками трубки) эти первичные электроны ускоряются и, в свою очередь, ионизируют другие атомы газа, вызывая лавинообразный процесс — газовый разряд. Этот разряд регистрируется в виде короткого электрического импульса.

Для того чтобы счётчик сработал, необходимо, чтобы проходящая через него частица вызвала первичную ионизацию газа. Проанализируем варианты ответа с этой точки зрения.

1) они не ионизируют газ в счётчике

Нейтроны являются электрически нейтральными частицами, то есть не имеют электрического заряда. Основной механизм ионизации вещества заряженными частицами — это кулоновское взаимодействие с электронами атомов. Поскольку нейтрон нейтрален, он не участвует в таком взаимодействии и не может напрямую ионизировать газ в счётчике. Таким образом, он не создаёт первичных электронов, необходимых для запуска газового разряда. Это утверждение является верным и представляет собой главную причину, по которой стандартные счётчики Гейгера не регистрируют нейтроны.

2) они не проникают сквозь стенку счётчика

Это утверждение неверно. Напротив, из-за отсутствия заряда нейтроны очень слабо взаимодействуют с веществом и обладают высокой проникающей способностью. Они легко могут пройти не только через тонкую стенку счётчика, но и через гораздо более толстые преграды.

3) они имеют очень маленький импульс

Это утверждение неверно. Импульс частицы ($p = mv$) зависит от её массы и скорости. Нейтроны могут иметь самую разную энергию (и скорость), а следовательно, и разный импульс. Существуют как медленные (тепловые) нейтроны, так и быстрые нейтроны с очень большим импульсом. Однако способность частицы к ионизации определяется в первую очередь её зарядом, а не импульсом.

4) их масса очень мала

Это утверждение неверно. Масса нейтрона ($m_n \approx 1.675 \times 10^{-27}$ кг) практически равна массе протона и примерно в 1839 раз больше массы электрона. По сравнению с другими элементарными частицами, масса нейтрона не является малой. Этот фактор не имеет отношения к причине, по которой счётчик его не регистрирует.

Таким образом, правильный ответ заключается в том, что нейтроны не регистрируются счётчиком Гейгера из-за их электрической нейтральности, вследствие которой они не производят ионизацию рабочего газа детектора.

Ответ: 1