Номер 1, страница 304 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Глава 4. Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер. Параграф 63. Деление ядер урана. Цепная реакция. Ответь на вопросы - номер 1, страница 304.

Условие.

1. Почему деление ядра может начаться только тогда, когда оно деформируется под действием поглощённого им нейтрона?

Решение.

Решение 2.

1. Почему деление ядра может начаться только тогда, когда оно деформируется под действием поглощенного им нейтрона?

Процесс деления тяжелых атомных ядер объясняется капельной моделью ядра, которая рассматривает ядро как каплю заряженной несжимаемой жидкости. Стабильность ядра определяется балансом двух фундаментальных сил. С одной стороны, это ядерные силы притяжения – мощные, но короткодействующие силы, действующие между всеми нуклонами (протонами и нейтронами). Они подобны силам поверхностного натяжения и стремятся придать ядру сферическую, наиболее устойчивую форму. С другой стороны, действуют электростатические (кулоновские) силы отталкивания между одноименно заряженными протонами. Эти силы дальнодействующие и стремятся разорвать ядро.

В тяжелом ядре до поглощения нейтрона ядерные силы притяжения преобладают над кулоновским отталкиванием, удерживая ядро в целостности. Когда ядро, например урана-235 ($^{235}_{92}U$), поглощает нейтрон, образуется новое, возбужденное составное ядро ($^{236}_{92}U^*$). Энергия, внесенная нейтроном, вызывает интенсивные колебания этого ядра, что приводит к его деформации – ядро начинает вытягиваться, принимая форму эллипсоида, а затем гантели.

Деформация является ключевым условием для деления. По мере вытягивания ядра среднее расстояние между нуклонами увеличивается. Это приводит к тому, что короткодействующие ядерные силы, удерживающие части ядра вместе, значительно ослабевают. В то же время дальнодействующие кулоновские силы отталкивания между протонами, которые теперь оказываются в противоположных концах вытянутого ядра, уменьшаются гораздо медленнее и начинают преобладать. Когда деформация достигает критического значения, силы отталкивания окончательно побеждают ослабевшие силы притяжения и разрывают ядро на два или более осколка.

Таким образом, без деформации ядро остается в метастабильном состоянии, защищенное энергетическим барьером. Поглощение нейтрона сообщает ядру энергию, достаточную для преодоления этого барьера путем деформации, что и запускает необратимый процесс деления.

Ответ: Деление ядра может начаться только после его деформации, потому что в сферическом состоянии мощные, но короткодействующие ядерные силы притяжения сильнее кулоновских сил отталкивания и удерживают ядро целым. Поглощение нейтрона сообщает ядру избыточную энергию, вызывающую его колебания и деформацию (вытягивание). При вытягивании ядра ядерные силы ослабевают быстрее, чем кулоновские, в результате чего силы отталкивания начинают преобладать и разрывают ядро на части.