Номер 1, страница 238 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

1. В результате термоядерной реакции соединения двух протонов образуется дейтрон и нейтрино. Какая еще появляется частица?

1. Для определения недостающей частицы в указанной термоядерной реакции необходимо воспользоваться законами сохранения, которые выполняются при ядерных превращениях: законом сохранения электрического заряда (зарядового числа) и законом сохранения барионного числа (массового числа).

Запишем уравнение реакции. В реакцию вступают два протона. Протон ($p$) — это ядро атома водорода, которое обозначается как $_1^1H$. Верхний индекс (1) — это массовое число A (общее число протонов и нейтронов в ядре), а нижний индекс (1) — это зарядовое число Z (число протонов).

В результате реакции образуются дейтрон и нейтрино. Дейтрон ($d$) — это ядро дейтерия (тяжелого водорода), состоящее из одного протона и одного нейтрона. Его обозначение — $_1^2H$. Нейтрино ($\nu$) — это элементарная частица с нулевым зарядом и практически нулевой массой, поэтому ее зарядовое и массовое числа равны нулю.

Обозначим неизвестную частицу символом $X_Z^A$. Тогда уравнение реакции можно записать в следующем виде:

$_1^1H + _1^1H \rightarrow _1^2H + \nu + X_Z^A$

Теперь применим законы сохранения:

1. Закон сохранения зарядового числа. Сумма зарядовых чисел всех частиц до реакции должна быть равна сумме зарядовых чисел всех частиц после реакции.

Сумма зарядов слева: $1 + 1 = 2$.

Сумма зарядов справа: $1 + 0 + Z$.

Приравнивая обе части, получаем уравнение: $2 = 1 + Z$. Отсюда находим зарядовое число неизвестной частицы: $Z = 1$.

2. Закон сохранения массового числа. Сумма массовых чисел всех частиц до реакции должна быть равна сумме массовых чисел всех частиц после реакции.

Сумма массовых чисел слева: $1 + 1 = 2$.

Сумма массовых чисел справа: $2 + 0 + A$.

Приравнивая обе части, получаем: $2 = 2 + A$. Отсюда находим массовое число неизвестной частицы: $A = 0$.

Итак, неизвестная частица $X$ имеет зарядовое число $Z = 1$ и массовое число $A = 0$. Частица с положительным элементарным зарядом и нулевой массой (точнее, массой, пренебрежимо малой по сравнению с массой нуклона) — это позитрон. Позитрон ($e^+$ или $\beta^+$) является античастицей электрона.

Данная реакция — это один из этапов протон-протонного цикла, основного источника энергии звезд, подобных Солнцу. В ходе этой реакции один из протонов превращается в нейтрон, испуская позитрон и электронное нейтрино ($p \rightarrow n + e^+ + \nu_e$). Затем этот нейтрон и второй протон образуют ядро дейтерия.

Полное и корректное уравнение реакции выглядит так:

$_1^1H + _1^1H \rightarrow _1^2H + e^+ + \nu_e$

Ответ: позитрон.