Номер 10, страница 109 - гдз по физике 9 класс учебник Кабардин

10. Как изображается процесс бета-распада на энергетической диаграмме?

10. Как изображается процесс бета-распада на энергетической диаграмме?

Энергетическая диаграмма для ядерных процессов, включая бета-распад, представляет собой график, на котором по вертикальной оси откладывается энергия (или масса) ядра, а по горизонтальной оси — зарядовое число (атомный номер) $\text{Z}$. Каждое ядро представляется горизонтальной линией, высота которой соответствует его энергии.

Процесс бета-распада изображается как переход из начального состояния (материнское ядро) в конечное состояние (дочернее ядро). Поскольку при бета-распаде изменяется зарядовое число $\text{Z}$, а энергия системы уменьшается (выделяется энергия), этот переход показывается диагональной стрелкой.

Существует два основных типа бета-распада, которые изображаются по-разному:

1. Бета-минус ($β^−$) распад: В ядре нейтрон превращается в протон, при этом испускаются электрон ($e^−$) и электронное антинейтрино ($\bar{\nu}_e$). Реакция выглядит так: ${}_Z^A X \rightarrow {}_{Z+1}^A Y + e^- + \bar{\nu}_e$. На диаграмме этот процесс изображается диагональной стрелкой, направленной вниз и вправо. Вниз — потому что энергия дочернего ядра $\text{Y}$ меньше энергии материнского ядра $\text{X}$. Вправо — потому что зарядовое число увеличивается на единицу (от $\text{Z}$ к $Z+1$).

2. Бета-плюс ($β^+$) распад (позитронный распад): В ядре протон превращается в нейтрон, испуская позитрон ($e^+$) и электронное нейтрино ($\nu_e$). Реакция: ${}_Z^A X \rightarrow {}_{Z-1}^A Y + e^+ + \nu_e$. На диаграмме этот процесс изображается диагональной стрелкой, направленной вниз и влево. Вниз — так как энергия системы уменьшается. Влево — потому что зарядовое число уменьшается на единицу (от $\text{Z}$ к $Z-1$). Сюда же относится и электронный захват, который также ведет к уменьшению $\text{Z}$ на единицу и изображается аналогично.

Важной особенностью является то, что дочернее ядро в результате бета-распада может образоваться не только в основном, но и в одном из возбужденных состояний. Возбужденные состояния ядра на диаграмме изображаются горизонтальными линиями, расположенными выше линии основного состояния того же ядра. Переход дочернего ядра из возбужденного состояния в основное происходит путем испускания гамма-квантов ($\gamma$). Этот процесс (гамма-распад) на диаграмме изображается вертикальной волнистой или прямой стрелкой, направленной вниз от уровня возбужденного состояния к уровню основного состояния.

Таким образом, полная схема бета-распада на энергетической диаграмме — это диагональная стрелка, показывающая сам бета-переход, за которой могут следовать одна или несколько вертикальных стрелок, изображающих последующий гамма-распад.

Ответ: Процесс бета-распада на энергетической диаграмме (оси E-Z) изображается диагональной стрелкой, направленной из точки, соответствующей материнскому ядру, в точку, соответствующую дочернему ядру. При $β^−$-распаде стрелка направлена вниз и вправо (Z увеличивается на 1). При $β^+$-распаде стрелка направлена вниз и влево (Z уменьшается на 1). Если дочернее ядро образуется в возбужденном состоянии, то за бета-распадом следует гамма-распад, который изображается вертикальной стрелкой вниз к основному состоянию.