Номер 3, страница 236 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 5. Элементы квантовой физики. Параграф 58. Ядерные реакции. Вопросы для самопроверки - номер 3, страница 236.

Условие.

3. С какой целью используются ускорители элементарных частиц при осуществлении ядерных реакций?

Решение.

Ускорители элементарных частиц используются при осуществлении ядерных реакций для того, чтобы сообщить бомбардирующим заряженным частицам (протонам, альфа-частицам, ионам и т. д.) очень высокую кинетическую энергию. Это необходимо по следующей причине:

Атомные ядра состоят из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов, поэтому они имеют суммарный положительный заряд. Чтобы запустить ядерную реакцию, нужно сблизить с ядром-мишенью другую частицу. Если эта частица также заряжена положительно (например, протон или альфа-частица), то между ней и ядром возникнут мощные силы электростатического отталкивания, так как одноименные заряды отталкиваются. Эта сила создает так называемый кулоновский барьер — невидимую преграду, которая мешает частицам сблизиться.

Ядерные силы, которые способны вызвать превращение ядра, являются короткодействующими, то есть они проявляются только на очень малых расстояниях, сопоставимых с размером самого ядра. Чтобы частица смогла преодолеть кулоновский барьер и подойти к ядру на такое расстояние, она должна обладать очень большой кинетической энергией. Чем больше заряды сталкивающихся частиц, тем выше кулоновский барьер и тем большая энергия требуется для его преодоления.

Ускорители частиц как раз и являются установками, которые с помощью сильных электрических и магнитных полей разгоняют заряженные частицы до скоростей, близких к скорости света, сообщая им колоссальную кинетическую энергию. Эта энергия позволяет частицам «пробить» кулоновский барьер и инициировать ядерную реакцию. Кроме того, изучение продуктов таких реакций позволяет исследовать строение материи, открывать новые частицы и синтезировать новые химические элементы.

Ответ: Ускорители элементарных частиц используются для придания заряженным частицам высокой кинетической энергии, необходимой для преодоления силы электростатического отталкивания (кулоновского барьера) со стороны положительно заряженного атомного ядра-мишени, что позволяет осуществить ядерную реакцию.