Номер 2, страница 226 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

2. Какие законы выполняются при радиоактивном распаде ядра?

При радиоактивном распаде атомных ядер, как и в любых других ядерных реакциях, выполняется несколько фундаментальных законов сохранения. Эти законы определяют, какие именно превращения ядер возможны, а какие — запрещены. Основными из них являются:

1. Закон сохранения электрического заряда.
Алгебраическая сумма электрических зарядов частиц до распада должна быть равна алгебраической сумме зарядов частиц, образовавшихся в результате распада. Заряд ядра определяется числом протонов $Z$. Таким образом, сумма зарядовых чисел (нижних индексов) продуктов распада должна быть равна зарядовому числу исходного ядра.
Например, в общем виде для реакции $^A_Z X \rightarrow ^ {A'}_{Z'} Y + p$ должно выполняться:
$Z = Z' + z_p$, где $z_p$ — зарядовое число испускаемой частицы $p$.

2. Закон сохранения массового числа (числа нуклонов).
Общее число нуклонов (протонов и нейтронов) в изолированной системе остается неизменным. Это означает, что сумма массовых чисел (верхних индексов) продуктов распада должна быть равна массовому числу исходного ядра.
Для той же реакции $^A_Z X \rightarrow ^ {A'}_{Z'} Y + p$ должно выполняться:
$A = A' + a_p$, где $a_p$ — массовое число частицы $p$.
Эти два закона вместе составляют правила смещения Содди. Например, для альфа-распада ($^A_Z X \rightarrow ^{A-4}_{Z-2} Y + ^4_2 He$) и бета-минус-распада ($^A_Z X \rightarrow ^A_{Z+1} Y + ^0_{-1}e + \bar{\nu}_e$) эти законы строго выполняются.

3. Закон сохранения энергии-массы.
Полная энергия замкнутой системы, включающая энергию покоя ($E_0=mc^2$), кинетическую энергию и потенциальную энергию, сохраняется. Радиоактивный распад возможен только в том случае, если масса покоя исходного ядра ($m_X$) больше суммы масс покоя продуктов распада ($m_Y + m_p$). Разница масс, называемая дефектом масс реакции, $\Delta m = m_X - (m_Y + m_p)$, переходит в кинетическую энергию продуктов распада. Энергетический выход реакции $Q = \Delta m \cdot c^2$. Если $\Delta m > 0$ ($Q>0$), распад энергетически выгоден и может произойти самопроизвольно.

4. Закон сохранения импульса.
Векторная сумма импульсов всех частиц до распада равна векторной сумме импульсов всех частиц после распада. Если исходное ядро покоилось, его импульс был равен нулю. Следовательно, суммарный импульс продуктов распада также должен быть равен нулю. В случае двухчастичного распада (например, альфа-распада) это означает, что дочернее ядро и испущенная частица разлетаются в противоположных направлениях. В случае трехчастичного распада (например, бета-распада) импульсы трех частиц-продуктов в сумме дают ноль.

5. Закон сохранения момента импульса.
Полный момент импульса системы сохраняется. Он является векторной суммой собственных моментов импульса частиц (спинов) и их орбитальных моментов. Спин ядра — это важная его характеристика, и этот закон накладывает строгие ограничения на возможные каналы распада.

6. Закон сохранения лептонного числа.
Этот закон важен для процессов с участием слабых взаимодействий, таких как бета-распад. Лептоны (например, электрон $e^-$, нейтрино $\nu_e$) имеют лептонное число $L=+1$, а их античастицы (позитрон $e^+$, антинейтрино $\bar{\nu}_e$) — $L=-1$. Частицы, не являющиеся лептонами (адроны, например, протон, нейтрон), имеют лептонное число $L=0$. В любом процессе сумма лептонных чисел до реакции должна быть равна сумме после. Например, при распаде нейтрона $n \rightarrow p + e^- + \bar{\nu}_e$:
До распада: $L(n) = 0$.
После распада: $L(p) + L(e^-) + L(\bar{\nu}_e) = 0 + (+1) + (-1) = 0$.
Закон выполняется, и именно он объясняет, почему вместе с электроном испускается антинейтрино, а не нейтрино.

Ответ:
При радиоактивном распаде ядра выполняются следующие законы сохранения:
1. Закон сохранения электрического заряда.
2. Закон сохранения массового числа (числа нуклонов).
3. Закон сохранения энергии-массы.
4. Закон сохранения импульса.
5. Закон сохранения момента импульса.
6. Закон сохранения лептонного числа.