Номер 54, страница 342 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

54. В результате какого радиоактивного распада углерод ${}_{6}^{14}\text{C}$ превращается в азот ${}_{7}^{14}\text{N}$?

Дано:

Исходное ядро: углерод-14 ($^{14}_{6}\text{C}$)

Конечное ядро: азот-14 ($^{14}_{7}\text{N}$)

Найти:

Тип радиоактивного распада.

Решение:

Запишем уравнение ядерной реакции. В левой части уравнения находится исходное ядро углерода, а в правой — продукты распада: ядро азота и неизвестная частица, которую мы обозначим как $^A_Z\text{X}$.

$$^{14}_{6}\text{C} \rightarrow ^{14}_{7}\text{N} + ^A_Z\text{X}$$

Для определения неизвестной частицы воспользуемся законами сохранения массового числа и заряда, которые должны соблюдаться в ядерных реакциях.

1. Закон сохранения массового числа (сумма верхних индексов слева и справа должна быть одинаковой):

$$14 = 14 + A$$

Из этого уравнения находим массовое число неизвестной частицы:

$$A = 14 - 14 = 0$$

2. Закон сохранения заряда (сумма нижних индексов слева и справа должна быть одинаковой):

$$6 = 7 + Z$$

Из этого уравнения находим зарядовое число неизвестной частицы:

$$Z = 6 - 7 = -1$$

Таким образом, неизвестная частица $^A_Z\text{X}$ имеет массовое число $A=0$ и зарядовое число $Z=-1$. Это характеристики электрона, который в ядерной физике обозначается как $^0_{-1}e$ и называется бета-частицей. Распад, сопровождающийся испусканием электрона, называется бета-минус-распадом (β⁻-распадом).

При β⁻-распаде один из нейтронов в ядре превращается в протон и электрон. Протон остается в ядре, увеличивая его заряд на 1 (с 6 до 7), а электрон вылетает из ядра. Массовое число при этом не изменяется, так как общее количество нуклонов (протонов и нейтронов) остается прежним.

Полное уравнение реакции выглядит следующим образом:

$$^{14}_{6}\text{C} \rightarrow ^{14}_{7}\text{N} + ^{0}_{-1}e + \bar{\nu}_e$$

где $\bar{\nu}_e$ — это электронное антинейтрино, которое также испускается в этом процессе для сохранения энергии и момента импульса.

Ответ: превращение углерода-14 в азот-14 происходит в результате бета-минус-распада (β⁻-распада).