Атом и атомное ядро из сборника Савченко Н.Е.

[djek]

980. При взаимодействии ядер алюминия ²⁷Al₁₃ с Х-частицами образуются ядра изотопа магния ²⁷Mg₁₂ и Y₁-частица. При взаимодействии же Y₁-частиц с ядрами алюминия ²⁷Аl₁₃ образуются ядра изотопа магния ²⁴Mg₁₂ и Z-частицы. Какие широко известные частицы X, Y и Z участвуют в этих ядерных реакциях?
Решение.
Запишем уравнение взаимодействия ядер алюминия ²⁷Al₁₃ с Х-частицами.

²⁷Al₁₃ +^A1X_Z1 = ²⁷Mg₁₂ + ^A2Y₁

Учитывая, что в ядерной реакции сохраняется электрический заряд, т. е. сумма зарядов частиц и ядер, вступающих в реакцию, равна сумме зарядов образующихся частиц и ядер, составим равенство:
13 + Z1 = 12 +1, откуда Z1 = 0. Частица Х – нейтрон. А1 = 1.
В ядерной реакции сохраняется полное число нуклонов, т. е. суммы массовых чисел частиц и ядер до и после реакции должны равняться друг другу. Поэтому
27 + 1 = 27 + А2, откуда А2 = 1. Следовательно частица Y – протон.

²⁷Al₁₃ +¹n₀ = ²⁷Mg₁₂ + ¹p₁

Запишем уравнение взаимодействия ядер алюминия ²⁷Al₁₃ с Y-частицами (протонами).

²⁷Al₁₃ +¹р₁ = ²⁴Mg₁₂ + ^A3Z_Z3

Воспользуемся законом сохранения зарядового и массового чисел
13 + 1 = 12 + Z3 откуда Z3 = 2
27 +1 = 24 + A3 откуда A3 = 4
Следовательно частица Z – α-частица

²⁷Al₁₃ +¹р₁ = ²⁴Mg₁₂ + ⁴α₂

[djek]

981. Записать следующие ядерные реакции: а) захват нейтрона протоном с испусканием у-кванта; б) расщепление γ-квантом ядра ⁹Ве₄ с образованием двух α-частиц.
Решение.
Учитывая, что в ядерной реакции сохраняется электрический заряд, т. е. сумма зарядов частиц и ядер, вступающих в реакцию, равна сумме зарядов образующихся частиц и ядер, и сохраняется полное число нуклонов, т. е. суммы массовых чисел частиц и ядер до и после реакции должны равняться друг другу, получим
а) захват нейтрона протоном с испусканием у-кванта

¹р₁ + ¹n₀ + = ²H₁ + γ

б) расщепление γ-квантом ядра ⁹Ве₄ с образованием двух α-частиц.

⁹Be₄ + γ = ⁴α₂ +⁴α₂ + ¹n₀

[djek]

982. Вычислить энергию ядерных реакций:
⁶Li₃ +²H₁ → ⁴He₂ + ⁴He₂
¹⁴N₇ +⁴He₂ → ¹H₁ + ¹⁷O₈
Массы ядер ⁶Li₃, ²H₁, ⁴He₂, ¹⁴N₇, ¹Н₁, ¹⁷О₈ равны соответственно 6,01513; 2,01410; 4,00260; 14,00324; 1,00782 и 16,99913 а.е.м.
Решение.
Если сумма масс исходного ядра и частиц, вступающих в ядерную реакцию, больше суммы масс ядра-продукта и испускаемых частиц, т.е. разность масс положительна, то в результате ядерной реакции энергия выделяется. Отрицательный знак разности масс свидетельствует о поглощении энергии.
ΔW = (∑M₁ - ∑M₂)·931.5 МэВ, где ∑M₁ и ∑M₂ – суммарные массы покоя в а. е. м. ядер и частиц до и после реакции. Тогда для первой реакции

∑M₁ = (6,01513 а. е. м. + 2,01410 а. е. м.) = 8,02923 а. е. м
∑M₂ = (4,00260 а. е. м. + 4,00260 а. е. м.) = 8,0052 а. е. м
ΔW₁ = (∑M₁ - ∑M₂)·931.5 МэВ = 22,383945 МэВ

Для второй реакции

∑M₁ = (14,00324 а. е. м. + 4,00260 а. е. м.) = 18,00584 а. е. м
∑M₂ = (1,00782 а. е. м. + 16,99913 а. е. м.) = 18,00695а. е. м
ΔW₂ = (∑M₁ - ∑M₂)·931.5 МэВ = -1,033965 МэВ