Номер 827, страница 122 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Состав атомного ядра. Ядерные силы. Энергия связи. Деление ядер урана. Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер - номер 827, страница 122.

827. В чём причина того, что нейтроны проникают в ядра атомов легче, чем протоны?

Решение

Причина, по которой нейтроны проникают в ядра атомов значительно легче, чем протоны, заключается в различии их электрических зарядов и, как следствие, в характере их взаимодействия с атомным ядром.

Протон – это частица, обладающая положительным электрическим зарядом ($+e$). Атомное ядро также заряжено положительно, поскольку содержит протоны. Когда протон приближается к ядру, между ними возникает сила электростатического отталкивания (кулоновская сила), которая препятствует их сближению. Эта сила создает так называемый кулоновский барьер. Чтобы преодолеть этот барьер и попасть в область действия сильных ядерных сил, протон должен обладать очень большой начальной кинетической энергией.

Нейтрон – это электрически нейтральная частица, его заряд равен нулю. Поэтому при приближении к ядру нейтрон не испытывает действия кулоновских сил отталкивания. Для него кулоновский барьер не существует. Нейтрон может беспрепятственно приблизиться к ядру на расстояние, на котором начинают действовать мощные, но короткодействующие ядерные силы притяжения. В результате даже медленные нейтроны с низкой кинетической энергией могут быть легко захвачены ядром.

Таким образом, отсутствие электрического заряда у нейтрона является ключевым фактором, позволяющим ему легко проникать в атомные ядра.

Ответ:

Нейтроны проникают в ядра атомов легче, чем протоны, потому что нейтроны не имеют электрического заряда и, следовательно, не испытывают электростатического (кулоновского) отталкивания со стороны положительно заряженного ядра. Протоны, будучи положительно заряженными, отталкиваются ядром, и для преодоления этого "кулоновского барьера" им необходима значительная кинетическая энергия.