Acasă  /  Yoga  /  A avut loc următoarea reacție nucleară 27 18. Reacții nucleare (sarcini). Legile de conservare în reacțiile nucleare

A avut loc următoarea reacție nucleară 27 18. Reacții nucleare (sarcini). Legile de conservare în reacțiile nucleare

Yoga
21.07.2020

Secțiuni: Fizică

Clasă: 11

Obiectivele lecției: familiarizarea elevilor cu reacţiile nucleare, cu procesele de schimbare a nucleelor ​​atomice, de transformare a unor nuclee în altele sub acţiunea microparticulelor. Subliniați că acestea nu sunt în niciun caz reacții chimice de conectare și separare a atomilor de elemente între ei, care afectează doar învelișurile electronice, ci rearanjarea nucleelor ​​ca sisteme de nucleoni, transformarea unor elemente chimice în altele.

Lecția este însoțită de o prezentare cu 21 de diapozitive (Anexă).

În timpul orelor

Repetiţie

1. Care este compoziția nucleelor ​​atomice?

NUCLEU (atomic)- Aceasta este partea centrală încărcată pozitiv a atomului, în care este concentrată 99,96% din masa acestuia. Raza nucleului este de ~10–15 m, ceea ce este de aproximativ o sută de mii de ori mai mică decât raza întregului atom, determinată de dimensiunea învelișului său de electroni.

Nucleul atomic este format din protoni și neutroni. Numărul lor total în nucleu este notat cu literă DARși se numește număr de masă. Numărul de protoni din nucleu Z determină sarcina electrică a nucleului și coincide cu numărul atomic al elementului din sistemul periodic de elemente din D.I. Mendeleev. Numărul de neutroni dintr-un nucleu poate fi definit ca diferența dintre numărul de masă al nucleului și numărul de protoni din acesta. Numărul de masă este numărul de nucleoni din nucleu.

2. Cum se explică stabilitatea nucleelor ​​atomice?

FORȚELE NUCLARE este o măsură a interacțiunii nucleonilor într-un nucleu atomic. Aceste forțe sunt cele care rețin protonii încărcați similar în nucleu, împiedicându-i să se împrăștie sub acțiunea forțelor electrice de respingere.

3. Numiți proprietățile forțelor nucleare.

Forțele nucleare au o serie de proprietăți specifice:

4. Care este energia nucleară de legare?

ENERGIA DE LEGAR A NUCLEILOR ATOMICI este energia minimă necesară pentru a diviza complet nucleul în nucleoni individuali. Diferența dintre suma maselor de nucleon (protoni și neutroni) și masa nucleului format din aceștia, înmulțită cu pătratul vitezei luminii în vid, este energia de legare a nucleonilor din nucleu. Energia de legare per nucleon se numește energie de legare specifică.

5. De ce masa nucleului nu este egală cu suma maselor protonilor și neutronilor incluși în acesta?

Când un nucleu este format din nucleoni, energia nucleului scade, ceea ce este însoțit de o scădere a masei, adică masa nucleului trebuie să fie mai mică decât suma maselor nucleonilor individuali care formează acest nucleu.

6. Ce este radioactivitatea?

Învățarea de materiale noi.

REACȚIE NUCLEARĂ este procesul de interacțiune a unui nucleu atomic cu un alt nucleu sau particulă elementară, însoțit de o modificare a compoziției și structurii lui A (a, b) B sau A + a → B + b.

Ce este comun și care este diferența dintre o reacție nucleară și dezintegrarea radioactivă?

trasatura comuna reacție nucleară și dezintegrare radioactivă este transformarea unui nucleu atomic în altul.

Dar dezintegrare radioactivă merge mai departe spontan, fără influență externă, și reacție nucleară numit impact particule de bombardare.

Tipuri de reactii nucleare:

  • prin etapa de formare a nucleului compus;
  • reacție nucleară directă (energie mai mare de 10 MeV);
  • sub acțiunea diferitelor particule: protoni, neutroni, ...;
  • sinteza nucleara;
  • Fisiune nucleara;
  • absorbția și eliberarea energiei.

Prima reacție nucleară a fost efectuată de E. Rutherford în 1919 în experimente de detectare a protonilor în produșii de dezintegrare nucleară. Rutherford a bombardat atomii de azot cu particule alfa. Când particulele s-au ciocnit, a avut loc o reacție nucleară, care a decurs conform următoarei scheme:
14 7 N + 4 2 He → 17 8 O + 1 1 H

Condiții pentru apariția reacțiilor nucleare

Pentru ca o reacție nucleară să aibă loc sub acțiunea unei particule încărcate pozitiv, este necesar ca particula să posede o energie cinetică suficientă pentru a depăși acțiunea forțelor de repulsie Coulomb. Particulele neîncărcate, cum ar fi neutronii, pot pătrunde în nucleele atomice cu energie cinetică arbitrar mică. Reacțiile nucleare pot avea loc atunci când atomii sunt bombardați de particule încărcate rapid (protoni, neutroni, particule α, ioni).

Prima reacție de bombardare a atomilor cu particule încărcate rapid a fost efectuată folosind protoni de înaltă energie obținuți la accelerator în 1932:
7 3 Li + 1 1 H → 4 2 He + 4 2 He

Cu toate acestea, cele mai interesante pentru utilizare practică sunt reacțiile care apar în timpul interacțiunii nucleelor ​​cu neutronii. Deoarece neutronii sunt lipsiți de sarcină, ei pot pătrunde cu ușurință în nucleele atomice și pot provoca transformările acestora. Remarcabilul fizician italian E. Fermi a fost primul care a studiat reacțiile cauzate de neutroni. El a descoperit că transformările nucleare sunt cauzate nu numai de neutroni rapidi, ci și de lenți care se mișcă la viteze termice.

Pentru ca o reacție nucleară să aibă loc incarcat pozitiv particulele trebuie particula are o energie cinetică, suficient pentru depăşirea acţiunii forţelor de repulsie coulombiene. Particulele neîncărcate, cum ar fi neutronii, pot pătrunde în nucleele atomice cu energie cinetică arbitrar mică.

acceleratori de particule(post de student)

Pentru a pătrunde în secretele microcosmosului, omul a inventat microscopul. De-a lungul timpului, s-a dovedit că capacitățile microscoapelor optice sunt foarte limitate - nu vă permit să „priviți” din adâncurile atomilor. În aceste scopuri, nu razele de lumină, ci fasciculele de particule încărcate s-au dovedit a fi mai potrivite. Deci, în celebrele experimente ale lui E. Rutherford, a fost folosit un flux de particule α emise de preparatele radioactive. Totuși, sursele naturale de particule (substanțe radioactive) produc fascicule de intensitate foarte scăzută, energia particulelor se dovedește a fi relativ scăzută și, în plus, aceste surse sunt incontrolabile. Prin urmare, a apărut problema creării de surse artificiale de particule încărcate accelerate. Acestea includ, în special, microscoape electronice care utilizează fascicule de electroni cu energii de ordinul a 10 5 eV.

La începutul anilor 1930, au apărut primii acceleratori de particule încărcate. În aceste instalații, particulele încărcate (electroni sau protoni), care se deplasează în vid sub acțiunea câmpurilor electrice și magnetice, capătă o cantitate mare de energie (accelerează). Cu cât energia unei particule este mai mare, cu atât lungimea de undă a acesteia este mai mică, astfel încât astfel de particule sunt mai potrivite pentru „sondarea” micro-obiectelor. În același timp, pe măsură ce energia unei particule crește, numărul de interconversii ale particulelor cauzate de aceasta, ducând la nașterea de noi particule elementare, se extinde. Trebuie avut în vedere faptul că pătrunderea în lumea atomilor și a particulelor elementare nu este ieftină. Cu cât energia finală a particulelor accelerate este mai mare, cu atât acceleratorii sunt mai complexe și mai mari; dimensiunea lor poate ajunge la câțiva kilometri. Acceleratoarele existente fac posibilă obținerea de fascicule de particule încărcate cu energii de la câțiva MeV la sute de GeV. Intensitatea fasciculelor de particule ajunge la 10 15 - 10 16 particule pe secundă; în acest caz, fasciculul poate fi focalizat pe o țintă cu o suprafață de doar câțiva milimetri pătrați. Cele mai frecvent utilizate particule sunt protonii și electronii.

Cele mai puternice și scumpe acceleratoare sunt construite în scopuri pur științifice - pentru a obține și a studia noi particule, pentru a studia interconversiile particulelor. Acceleratorii cu energie relativ scăzută sunt utilizați pe scară largă în medicină și tehnologie pentru tratamentul pacienților cu cancer, pentru producerea de izotopi radioactivi, pentru îmbunătățirea proprietăților materialelor polimerice și în multe alte scopuri.

Varietatea de tipuri de acceleratoare existente poate fi împărțită în patru grupe: acceleratoare cu acțiune directă, acceleratoare liniare, acceleratoare ciclice, acceleratoare de fascicul de ciocnire.

Unde sunt amplasate amplificatoarele? ÎN Dubna(Institutul Comun pentru Cercetări Nucleare) sub conducerea lui V.I.Veksler în 1957 a construit un sincrofazotron. ÎN Serpuhov- sincrofazotron, lungimea camerei sale inelare în vid, situată în câmp magnetic, este de 1,5 km; energia protonilor 76 GeV. ÎN Novosibirsk(Institutul de Fizică Nucleară) sub conducerea lui G.I. Budker, au fost puse în funcțiune acceleratoare pe fascicule electron-electron și electroni-pozitroni care se ciocnesc (fascicuri de 700 MeV și 7 GeV). ÎN Europa (CERN, Elveția - Franța) există acceleratoare cu fascicule de protoni de 30 GeV care se ciocnesc și fascicule de protoni-antiprotoni de 270 GeV. În prezent, în timpul construcției Large Hadron Collider (LHC) de la granița dintre Elveția și Franța, a fost finalizată o etapă cheie a lucrărilor de construcție - instalarea magneților supraconductori pentru un accelerator de particule elementare.

Civizorul este construit într-un tunel cu un perimetru de 26650 de metri la o adâncime de aproximativ o sută de metri. Primele coliziuni de testare în colisionar au fost planificate să aibă loc în noiembrie 2007, dar defecțiunea unuia dintre magneți care a avut loc în timpul lucrărilor de testare va duce la o oarecare întârziere în programul de punere în funcțiune al instalației. Large Hadron Collider este conceput pentru a căuta și a studia particule elementare. Odată lansat, LHC va fi cel mai puternic accelerator de particule din lume, depășindu-și cei mai apropiați concurenți cu aproape un ordin de mărime. Construcția complexului științific al Large Hadron Collider se desfășoară de mai bine de 15 ani. Peste 10 mii de oameni din 500 de centre de cercetare din întreaga lume sunt implicați în această activitate.

Reacțiile nucleare sunt însoțite de transformări energetice. ieșire de energie reacția nucleară se numește valoarea:
Q = (M A+ M B- M C- M D) c 2 = ∆ Mc 2, unde M A și M B sunt masele produselor inițiale, M C și M D sunt masele produșilor finali de reacție. Valoarea Δ M numit defect de masă. Reacțiile nucleare pot continua cu eliberarea ( Q> 0) sau cu absorbție de energie ( Q < 0). Во втором случае первоначальная кинетическая энергия исходных продуктов должна превышать величину |Q|, care se numește pragul de reactie.

Pentru ca o reacție nucleară să aibă un randament energetic pozitiv, energie de legare specifică nucleonii din nucleii produselor inițiale trebuie să fie mai mici decât energia specifică de legare a nucleonilor din nucleii produselor finale. Aceasta înseamnă că valoarea Δ M trebuie să fie pozitiv.

Mecanismul reacțiilor nucleare

Două etape ale unei reacții nucleare:

  • absorbția unei particule de către un nucleu și formarea unui nucleu excitat. Energia este distribuită între toți nucleonii nucleului, în timp ce fiecare dintre ei are o energie mai mică decât energia specifică de legare și nu pot pătrunde în nucleu. Nucleonii fac schimb de energie între ei, iar pe unul dintre ei sau pe un grup de nucleoni se poate concentra energie suficientă pentru a depăși forțele legăturii nucleare și eliberarea din nucleu.
  • emisia unei particule de către nucleu are loc ca evaporarea unei molecule de pe suprafața unei picături lichide. Intervalul de timp de la momentul absorbției particulei primare de către nucleu până la momentul emiterii particulei secundare este de aproximativ 10 -12 s.

Legile de conservare în reacțiile nucleare

În timpul reacțiilor nucleare, mai multe legi de conservare: moment, energie, moment unghiular, sarcină. Pe lângă aceste legi clasice, reacțiile nucleare se supun așa-numitei legi a conservării sarcină barionică(adică numărul de nucleoni - protoni și neutroni). De asemenea, sunt valabile o serie de alte legi de conservare specifice fizicii nucleare și fizicii particulelor elementare.

  1. Ce este o reacție nucleară?
  2. Care este diferența dintre o reacție nucleară și o reacție chimică?
  3. De ce nucleele de heliu formate se împrăștie în direcții opuse?
    7 3 Li + 1 1 H → 4 2 He + 4 2 He
  4. Este reacția nucleară de emitere a unei particule α un nucleu?
  5. Adăugați reacții nucleare:
    • 9 4 Fi + 1 1 H → 10 5 B + ?
    • 14 7 N + ? → 14 6 C + 1 1p
    • 14 7 N + 4 2 El → ? + 1 1H
    • 27 13 Al + 4 2 He → 30 15 P + ? (1934 Irene Curie și Frederic Joliot-Curie au primit un izotop radioactiv de fosfor)
    • ? + 4 2 He → 30 14 Si + 1 1 p
  6. Determinați randamentul energetic al reacției nucleare.
    14 7 N + 4 2 He → 17 8 O + 1 1 H
    Masa unui atom de azot este de 14,003074 amu, un atom de oxigen este de 16,999133 amu, un atom de heliu este de 4,002603 amu, un atom de hidrogen este de 1,007825 amu.

Muncă independentă

Opțiunea 1

1.

  1. aluminiul (27 13 Al) captează un neutron și emite o particulă α;
  2. azotul (14 7 N) este bombardat de particule α și emite un proton.

2.

  1. 35 17 Cl + 1 0 n → 1 1 p +
  2. 13 6 C + 1 1 p →
  3. 7 3 Li + 1 1 p → 2
  4. 10 5 B + 4 2 He → 1 0 n +
  5. 24 12 Mg + 4 2 He → 27 14 Si +
  6. 56 26 Fe + 1 0 n → 56 25 Mn +

Raspunsuri: a) 13 7 N; b) 1 1 p; c) 1 0 n; d) 14 7 N; e) 4 2 El; f) 35 16 S

3.

  1. 7 3 Li + 1 0 n → 4 2 He + 13H;
  2. 9 4 Be + 4 2 He → 1 0 n + 13 6 C.

Opțiunea 2

1. Scrieți ecuațiile pentru următoarele reacții nucleare:

  1. fosforul (31 15 P) captează un neutron și emite un proton;
  2. aluminiul (27 13 Al) este bombardat de protoni și emite o particulă α.

2. Completați ecuația reacției nucleare:

  1. 18 8 O + 1 1 p → 1 0 n +
  2. 11 5 B + 4 2 He → 1 0 n +
  3. 14 7 N + 4 2 He → 17 8 O +
  4. 12 6 C + 1 0 n → 9 4 Fi +
  5. 27 13 Al + 4 2 He → 30 15 P +
  6. 24 11 Na → 24 12 Mg + 0 -1 e +

Răspunsuri: a) 4 2 El; b) 18 9 F; c) 14 7 N; d) 1 0 n; e) γ; f) 1 1 p

3. Determinați randamentul energetic al reacțiilor:

  1. 6 3 Li + 1 1 p → 4 2 He + 3 2 He;
  2. 19 9 F + 1 1 p → 4 2 He + 16 8 O.

După finalizarea lucrării independente, se efectuează un autotest.

Tema pentru acasă: nr. 1235 - 1238. (A.P. Rymkevich)

1. Enumerați câteva reacții nucleare în care se poate forma izotopul 8 Be.

2. Care este energia cinetică minimă în sistemul de laborator T min pe care trebuie să o aibă un neutron pentru ca reacția 16 O(n,α) 13 C să devină posibilă?

3. Reacția 6 Li(d,α) 4 He este endotermă sau exotermă? Energiile specifice de legare ale nucleelor ​​în MeV sunt date: ε(d) = 1,11; ε() = 7,08; ε(6 Li) = 5,33.

4. Determinați pragurile Tpor pentru reacțiile de fotodezintegrare 12 C.

  1. γ + 12 C → 11 C + n
  2. γ + 12 C → 11 B + p
  3. γ + 14 C → 12 C + n + n

5. Determinați pragurile de reacție: 7 Li(p,α) 4 He și 7 Li(p,γ) 8 Be.

6. Determinați ce energie minimă trebuie să aibă un proton pentru a face posibilă reacția p + d → p + p + n. Se dau masele in exces. Δ(1 H) = 7,289 MeV, Δ(2 H) = 13,136 MeV,
A(n) = 8,071 MeV.

7. Sunt posibile reacții?

  1. a + 7 Li → 10 B + n;
  2. α + 12 C → 14 N + d

sub influența particulelor α cu energie cinetică T = 10 MeV?

8. Identificați particula X și calculați energiile de reacție Q în următoarele cazuri:

1. 35 CI + X → 32 S + a; 4. 23 Na + p → 20 Ne + X;
2. 10 B + X → 7 Li + a; 5. 23 Na + d → 24 Mg + X;
3. 7Li + X → 7Be + n; 6. 23 Na + d → 24 Na + X.

9. Ce energie minimă T min trebuie să aibă un deuteron pentru a excita o stare cu o energie E exc = 1,75 MeV ca urmare a împrăștierii inelastice pe un nucleu de 10 B?

10. Calculați pragul de reacție: 14 N + α → 17 O + p, în două cazuri, dacă particula incidentă este:
1) α-particulă,
2) Nucleu de 14 N. Energia de reacție Q = 1,18 MeV. Explicați rezultatul.

1. d(p,γ) 3 El; 5. 32 S(y,p) 31 P;
2. d(d, 3He)n; 6. 32 (y, n) 31 S;
3. 7Li(p,n) 7Be; 7. 32 S(y,a) 28 Si;
4. 3 He(α,γ) 7 Be; 8. 4He(a,p)7Li;

12. Ce nuclee se pot forma în urma reacțiilor sub acțiunea: 1) protonilor cu o energie de 10 MeV pe o țintă de 7 Li; 2) 7 nuclee Li cu o energie de 10 MeV pe o țintă de hidrogen?

13. Nucleul 7 LI captează un neutron lent și emite un γ-cuantic. Care este energia unui cuantum γ?

14. Determinați în sistemul de laborator energia cinetică a nucleului 9 Be format la valoarea de prag a energiei neutronilor în reacția 12 C(n,α) 9 Be.

15. Când a fost iradiată o țintă din bor natural, s-a observat apariția izotopilor radioactivi cu timpi de înjumătățire de 20,4 min și 0,024 s. Ce izotopi s-au format? Ce reacții au dus la formarea acestor izotopi?

16. O țintă naturală de bor este bombardată cu protoni. După terminarea iradierii, detectorul de particule - a înregistrat o activitate de 100 Bq. După 40 de minute, activitatea probei a scăzut la ~25 Bq. Care este sursa activității? Ce reacție nucleară are loc?

17. O particulă α cu o energie cinetică T = 10 MeV suferă o coliziune frontală elastică cu un nucleu de 12 C. Determinați energia cinetică în h.p. nuclee 12 C T C după ciocnire.

18. Determinați energiile maxime și minime ale celor 7 nuclee Be formate în reacție
7 Li(p,n) 7 Be (Q = -1,65 MeV) sub acțiunea protonilor accelerați cu energie T p = 5 MeV.

19. -Particulele emise la un unghi θ inelastic = 30 0 ca urmare a reacției de împrăștiere inelastică cu excitarea stării nucleului de 12 C cu energie E ex = 4,44 MeV au aceeași energie în hp ca și cele împrăștiate elastic pe același nucleu α- particule la un unghi θ control = 45 0 . Determinați energia particulelor α incidente pe țintă.

20. Particulele α cu energie T = 5 MeV interacționează cu nucleul imobil de 7 Li. Să se determine momentele în s.c.i., formate ca urmare a reacției 7 Li(α,n) 10 B a neutronului p α și nucleul 10 B p Be .

21. Stările excitate joase ale 35 CI (1,219; 1,763; 2,646; 2,694; 3,003; 3,163 MeV) sunt studiate utilizând reacția 32 S(α, p) 35 CI. Care dintre aceste stări va fi excitată de un fascicul de particule α cu o energie de 5,0 MeV? Determinați energiile protonilor observați în această reacție la unghiuri de 0 0 și 90 0 la E = 5,0 MeV.

22. Folosind diagrama impulsurilor, obțineți relația dintre unghiuri în hp. și s.c.i.

23. Un proton cu o energie cinetică T a = 5 MeV lovește nucleul 1 H și se împrăștie elastic pe acesta. Să se determine energia T B și unghiul de împrăștiere θ B al nucleului de recul 1 H dacă unghiul de împrăștiere a protonilor θ b = 30 0 .

24. Reacția t(d,n)α este utilizată pe scară largă pentru a produce neutroni. Determinați energia neutronilor T n emiși la un unghi de 90 0 într-un generator de neutroni folosind deutroni accelerați la o energie de T d = 0,2 MeV.

25. Reacția 7 Li(p,n) 7 Be este folosită pentru a produce neutroni. Energia protonului T p = 5 MeV. Experimentul necesită neutroni cu energie T n = 1,75 MeV. În ce unghi θ n față de direcția fasciculului de protoni vor zbura neutronii cu o astfel de energie? Care va fi răspândirea energiilor neutronilor ΔT dacă acestea sunt selectate folosind un colimator de 1 cm situat la o distanță de 10 cm de țintă.

26. Determinați impulsul orbital al tritiului l t , format în reacția 27 Al(,t) 28 Si, dacă impulsul orbital al particulei α incidente este l α = 0.

27. La ce moment unghiular orbital relativ al protonului este posibilă reacția nucleară p + 7 Li → 8 Be * → α + α?

28. Cu ce ​​momente orbitale l p pot zbura protonii în reacția 12 C(,p) 11 B, dacă: 1) nucleul final se formează în starea fundamentală, iar fotonul E2 a fost absorbit; 2) se formează nucleul final în starea 1/2 +, iar fotonul M1 este absorbit; 3) nucleul final se formează în starea fundamentală, dar fotonul E1 a fost absorbit?

29. Ca urmare a absorbției unui -cuantic de către nucleu se emite un neutron cu un impuls orbital l n = 2. Determinați multipolaritatea -cuantumului dacă nucleul final se formează în starea fundamentală.

30. Nucleul de 12 C absoarbe un cuantum γ, în urma căruia un proton zboară cu un impuls orbital l = 1. Să se determine multipolaritatea cuantumului γ absorbit dacă nucleul final se formează în starea fundamentală?

31. Determinați momentul orbital al deutronului l d în reacția de preluare a 15 N(n,d) 14 C dacă momentul orbital al neutronului este l n = 0.

33. Nucleul de 40 Ca absoarbe E1 γ-quantum. Ce tranziții dintr-o particulă sunt posibile?

34. Nucleul 12 C absoarbe cuantica E1 γ. Ce tranziții dintr-o particulă sunt posibile?

35. Este posibilă excitarea unei stări cu caracteristicile J P = 2 + , I = 1 în reacția de împrăștiere inelastică a deuteronilor pe un nucleu de 10 V?

36. Calculați secțiunea transversală de împrăștiere pentru o particulă cu o energie de 3 MeV în câmpul Coulomb al nucleului de 238 U în intervalul de unghiuri de la 150 0 la 170 0 .

37. O placă de aur cu o grosime de d = 0,1 mm este iradiată de un fascicul de particule α cu o intensitate de N 0 = 10 3 particule/s. Energia cinetică a -particulelor T = 5 MeV. Câte particule α pe unitatea de unghi solid cad pe secundă pe un detector situat la un unghi = 170 0? Densitatea aurului este ρ = 19,3 g/cm 3 .

38. Un fascicul colimat de particule α cu o energie T = 10 MeV incide perpendicular pe o folie de cupru cu o grosime δ = 1 mg/cm 2 . Particulele împrăștiate la un unghi = 30 sunt înregistrate de un detector cu aria S = 1 cm 2 situat la o distanță l = 20 cm de țintă. Ce fracțiune din numărul total de particule α împrăștiate va fi înregistrată de detector?

39. Când se studiază reacția 27 Al(p,d) 26 Al sub acțiunea protonilor cu energie T p = 62 MeV în spectrul deuteronului măsurată la un unghi θ d = 90 folosind un detector de unghi solid
dΩ = 2·10 -4 sr, s-au observat vârfuri cu energii T d = 45,3; 44,32; 40,91 MeV. Cu o sarcină totală de protoni q = 2,19 mC care se încadrează pe o țintă δ = 5 mg/cm2 grosime, numărul de numărări N în aceste vârfuri a fost de 5180, 1100 și, respectiv, 4570. Determinați energiile nivelurilor nucleului de 26 Al, a cărui excitare a fost observată în această reacție. Calculați secțiunile transversale diferențiale dσ/dΩ pentru aceste procese.

40. Secțiunea transversală integrală a reacției 32 S(γ,p) 31 P cu formarea nucleului final de 31 P în starea fundamentală la o energie de γ-quanta incidentă egală cu 18 MeV este de 4 mb. Estimați valoarea secțiunii transversale integrale a reacției inverse 31 P(p,γ) 32 S corespunzătoare aceleiași energii de excitație a nucleului 32 S ca și în reacția 32 S(γ,p) 31 P. Luați în considerare faptul că această excitație este eliminată datorită tranziției γ la starea de bază.

41. Calculați intensitatea fasciculului de neutroni J, care a fost folosit pentru iradierea unei plăci de 55 Mn d = 0,1 cm grosime pentru tact = 15 min, dacă după tcool = 150 min după terminarea iradierii activitatea sa I a fost de 2100 Bq. Timpul de înjumătățire al lui 56 Mn este de 2,58 h, secțiunea transversală de activare este σ = 0,48 b, iar densitatea materialului plăcii este ρ = 7,42 g/cm3.

42. Secțiunea transversală diferențială a reacției dσ/dΩ la un unghi de 90 0 este de 10 mb/sr. Calculați valoarea secțiunii transversale integrale dacă dependența unghiulară a secțiunii transversale diferențiale are forma 1+2sinθ.

43. Imprăștirea neutronilor lenți (T n 1 keV) de către un nucleu este izotropă. Cum poate fi explicat acest fapt?

44. Determinați energia de excitație a unui nucleu compus format atunci când o particulă α cu energie T = 7 MeV este capturată de un nucleu fix de 10 V.

45. În secțiunea transversală de reacție 27 Al (α,р) 30 Si, maxime sunt observate la energiile particulelor α T 3,95; 4,84 și 6,57 MeV. Determinați energiile de excitație ale nucleului compus corespunzătoare maximelor din secțiunea transversală.

46. Cu ce ​​impuls orbital se pot împrăștia protonii cu T p = 2 MeV pe nucleul de 112 Sn?

47. Estimați secțiunea transversală pentru formarea unui nucleu compus în interacțiunea neutronilor cu o energie cinetică T n = 1 eV cu nucleele de aur 197 Au.

48. Estimați secțiunea transversală pentru formarea unui nucleu compus în interacțiunea neutronilor cu o energie cinetică T n = 30 MeV cu nuclee de aur 197 Au.

Teorie: Reacțiile nucleare respectă legile de conservare a masei și sarcinii.
Masa totală înainte de reacție este egală cu masa totală după reacție, sarcina totală înainte de reacție este egală cu sarcina totală după reacție.
De exemplu:
Izotopii sunt varietăți ale unui element chimic dat care diferă prin masa nucleelor ​​atomice. acestea. numerele de masă diferit, și taxa identica.

Figura prezintă lanțul de transformări ale uraniului-238 în plumb-206. Folosind datele din figură, selectați cele două afirmații corecte din lista de enunțuri propusă. Enumerați numerele lor.

1) În lanțul de transformări ale uraniului-238 în plumb stabil-206, se eliberează șase nuclee de heliu.
2) Poloniul-214 are cel mai scurt timp de înjumătățire din lanțul de transformări radioactive prezentat.
3) Plumbul cu o masă atomică de 206 suferă dezintegrare alfa spontană.
4) Uraniul-234, spre deosebire de uraniul-238, este un element stabil.
5) Transformarea spontană a bismutului-210 în poloniu-210 este însoțită de emisia unui electron.
Soluţie: 1) În lanțul de transformări ale uraniului-238 în plumb-206 stabil, nu se eliberează șase, ci opt nuclee de heliu.
2) Poloniul-214 are cel mai scurt timp de înjumătățire din lanțul de transformări radioactive prezentat. diagrama arată că poloniul-214 are cel mai scurt timp
3) Plumbul cu o masă atomică de 206 nu experimentează dezintegrare alfa spontană, este stabil.
4) Uraniul-234, spre deosebire de uraniul-238, nu este un element stabil.
5) Transformarea spontană a bismutului-210 în poloniu-210 este însoțită de emisia unui electron. Din moment ce o particulă beta a fost eliberată.
Răspuns: 25
Sarcina OGE în fizică (fipi): Ce particulă X a fost eliberată ca rezultat al reacției?

Soluţie: masa înainte de reacție 14 + 4 = 18 a.m.u., sarcina 7e + 2e = 9e, pentru ca legea conservării masei și sarcinii să fie îndeplinită, particula X trebuie să aibă 18 - 17 = 1 a.m.u. și 9e - 8e = 1e, prin urmare, particula X este un proton.
Răspuns: 4
Sarcina OGE în fizică (fipi): Nucleul de toriu s-a transformat într-un nucleu de radiu. Ce particulă a fost emisă de nucleul de toriu?


3) α-particulă
4) β-particulă
Soluţie: Masa sa schimbat cu 4, iar sarcina cu 2, prin urmare, nucleul de toriu a emis o particulă α.
Răspuns: 3
Sarcina OGE în fizică (fipi):

1) particulă alfa
2) electron

Soluţie: Folosind legea conservării masei și sarcinii, vedem că masa elementului este 4, iar sarcina este 2, prin urmare, aceasta este o particulă alfa.
Răspuns: 1
Sarcina OGE în fizică (fipi):

1) particulă alfa
2) electron

Soluţie: Folosind legea conservării masei și sarcinii, vedem că masa elementului este 1, iar sarcina este 0, prin urmare, acesta este un neutron.
Răspuns: 4
Sarcina OGE în fizică (fipi):

3) electron
4) particulă alfa
Soluţie: o particulă gamma nu are nici masă, nici încărcătură, prin urmare, o particulă necunoscută are o masă și sarcină egale cu 1, o particulă necunoscută este un proton.
Răspuns: 1
Când un neutron este captat de un nucleu, se produce un izotop radioactiv. În timpul acestei transformări nucleare,

4) electron
Soluţie: Să scriem reacția de captare
+ -> + ? .
Folosind legea conservării masei și sarcinii, vedem că masa elementului necunoscut este 4, iar sarcina este 2, prin urmare, aceasta este o particulă alfa.