Номер 1, страница 236 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 5. Элементы квантовой физики. Параграф 58. Ядерные реакции. Вопросы для самопроверки - номер 1, страница 236.

Условие.

1. Что называют ядерной реакцией?

Решение.

Ядерной реакцией называют процесс изменения состава и структуры атомного ядра в результате его взаимодействия с другим ядром или элементарной частицей. Это приводит к образованию новых ядер и/или испусканию элементарных частиц.

Ключевое отличие ядерных реакций от химических заключается в том, что при химических реакциях изменяются только электронные оболочки атомов, а ядра остаются неизменными. В ядерных же реакциях преобразованиям подвергаются сами ядра.

Схематически ядерную реакцию можно записать так:

$X + a \rightarrow Y + b$

где $\text{X}$ — исходное ядро (ядро-мишень), $\text{a}$ — налетающая частица, $\text{Y}$ — конечное ядро, $\text{b}$ — испускаемая частица. Классическим примером является первая искусственно вызванная ядерная реакция, осуществлённая Эрнестом Резерфордом в 1919 году:

$_{7}^{14}N + _{2}^{4}He \rightarrow _{8}^{17}O + _{1}^{1}p$

В этой реакции ядро азота-14 ($_{7}^{14}N$) при столкновении с альфа-частицей (ядро гелия, $_{2}^{4}He$) превращается в ядро изотопа кислорода-17 ($_{8}^{17}O$) с испусканием протона ($_{1}^{1}p$).

При любых ядерных реакциях выполняются фундаментальные законы сохранения:

1. Закон сохранения электрического заряда: сумма зарядовых чисел (числа протонов) до реакции равна сумме зарядовых чисел после реакции (в примере: $7+2 = 8+1$).

2. Закон сохранения числа нуклонов (барионного заряда): сумма массовых чисел (общее число протонов и нейтронов) до реакции равна сумме массовых чисел после реакции (в примере: $14+4 = 17+1$).

3. Закон сохранения энергии-импульса: полная энергия и импульс системы частиц до реакции равны полной энергии и импульсу системы после реакции. Энергия включает в себя как кинетическую энергию, так и энергию покоя частиц, связанную с массой соотношением Эйнштейна $E=mc^2$.

В зависимости от изменения полной энергии покоя, ядерные реакции делятся на экзотермические (с выделением энергии) и эндотермические (с поглощением энергии). Энергетический выход реакции $\text{Q}$ определяется как разность масс покоя частиц до и после реакции: $Q = (m_X + m_a - m_Y - m_b)c^2$. Если $Q > 0$, реакция идет с выделением энергии.

Ответ: Ядерная реакция — это процесс преобразования атомных ядер при их взаимодействии с элементарными частицами или друг с другом, приводящий к изменению их состава (числа протонов и нейтронов) и/или внутреннего состояния.