частицами ядер атомов эйнштейния ( 253 Es). Составьте уравнение этой ядерной реакции и напишите его в сокращенной форме.
Решение. Превращение атомных ядер обусловлено их взаимодействием с элементарными частицами или друг с другом (процесс искусственной радиоактивности ИРА). При этом изменяется нуклонный состав атомов химических элементов. С помощью ядерных превращений можно из атомов одних химических элементов получать атомы других.
Ядерные процессы записываются в виде уравнений ядерных реакций с соблюдением закона сохранения массы и энергии ядерной системы. Это означает, что суммы массовых чисел (индексы у символов элементов вверху слева) и алгебраические суммы зарядов (индексы у символов элементов внизу слева) ядер атомов в левой и правой части уравнения ядерной реакции должны быть равны. Вспомним также, что величину заряда ядра атома определяет его порядковый номер в Периодической таблице Д.И. Менделеева.
В нашем случае исходными веществами будут являться частицы 253 99Es и 4 2Не (α-частица), продуктом ядерного синтеза является частица 256 101Md. Схема ядерной реакции будет выглядеть следующим образом: 253 99Es + 4 2Не → 256 101Md + X.
Частица X должна иметь заряд 0 (99 + 2 = 101) и относительную атомную массу 1 (253 + 4 – 256 = 1). Такой частицей является нейтрон 1 0n, следовательно, уравнение ядерной реакции должно иметь вид 253 99Es + 4 2Не = 256 101Md + 1 0n
или в сокращенной форме 253 99Es (α, n) 256 101Md. В скобках сначала пишут бомбардирующую частицу, а затем через запятые – частицы, образующиеся при ядерном превращении.
2. Определите, какой тип радиоактивного распада имел место в следующих ядерных превращениях: а) 62 Cu → 62 Ni; б) 216 At → 212 Bi; в) 185 Os → 185 Ir.
Решение. Радиоактивный распад представляет собой процесс естественной радиоактивности ЕРА. Ядерные реакции при этом также должны подчиняться закону сохранения массы и энергии.
Сначала определим порядковые номера химических элементов, указанных в схемах, а значит, заряды их ядер. Перепишем схемы с учетом найденных значений:
В схеме а) ядро атома меди с зарядом 29 (он соответствует 29 протонам в ядре, обладающим массой 29 а.е.м.) превратилось в ядро атома никеля с зарядом 28 (что соответствует 28 протонам с массой 28 а.е.м.). Ядро потеряло одну единицу положительного заряда, но при этом массовое число новой частицы осталось прежним, 62 а.е.м. Отсюда следует, что носителем положительного заряда является субатомная структурная единица позитрон (β + или е + ), масса которой бесконечно мала и ею можно пренебречь. Уравнение ядерной реакции, соответствующее схеме а) имеет вид:
В данном случае имеет место позитронный радиоактивный распад.
При превращении ядра атома астата в ядро атома висмута по схеме б) заряд ядра уменьшился на 2, а масса — на 4 а.е.м. Носителем частицы с таким зарядом и массой является ядро атома гелия 4 2Не. Уравнение ядерной реакции для случая б) 216 85At = 212 83Bi + 4 2Не
относится к типу α- радиоактивного распада.
По схеме в) превращение ядра атома осмия в ядро атома иридия привело к увеличению заряда ядра на единицу при сохранившейся неизменной атомной массе. Из этого следует, что в результате ядерного распада ядро излучает электрон, т.е. поток β — — лучей. Уравнение ядерной реакции 185 76Os = 185 77Ir + 0 -1ē
3. Используя сокращенную запись ядерной реакции 239 Pu(2α,3n) 244 Cf, составьте её полное уравнение. Можно ли отнести этот тип превращения к естественной радиоактивности?
Решение. Определим порядковые номера, т.е. заряды ядер атомов плутония Pu и калифорния Cf, а также элементарных частиц – α и нейтронов n, их обеспечивающих. Получим полное уравнение ядерной реакции: 239 94Pu + 2 4 2Не = 3 1 0n + 244 98Cf.
Бомбардировкой ядер атомов тяжелых металлов α-частицами получают ядра еще более тяжелых атомов. Этот тип реакций относится к реакциям искусственной радиоактивности.
4. Определите составы ядер следующих изотопов: 55 Mn; 266 Mt; 32 Cl. Определите, какой тип радиоактивных превращений характерен для данных радиоактивных атомов, приведите примеры реакций соответствующих превращений.
Решение. Как и в предыдущей задаче, по положению элементов в Периодической таблице Д.И. Менделеева определим их порядковые номера, а значит, заряды ядер их атомов и количество протонов в ядре.
Порядковый номер химического элемента марганца 25, его полная химическая формула будет выглядеть 55 25Mn. Это значит, что в ядре его атома содержится 25 протонов или Np = 25. По формуле (4) определим количество нейтронов в ядре атома: Nn = A – Np = 55 – 25 = 30. Как видим, в атоме изотопа марганца 55 наблюдается избыток нейтронов по отношению к протонам, следовательно, для этого атома будет характерен 2-ой тип радиоактивного распада.Причем, возможны два направления ядерного превращения:
а) распад ядра путем превращения некоторых из его нейтронов в протоны, что сопровождается испусканием отрицательно заряженных электронов ē (β — -излучение). Схема . Для изотопа марганца-55 такой тип процесса превращения нейтрона n → p + ē + ν распада приведет к образованию ядра радиоактивного изотопа атома железа по уравнению
При β — — излучении массовое число ядер не изменяется, но меняется их заряд, т.е. атомы марганца и железа в этой реакции являются изобарами. Поскольку и в ядре изотопа железа-55 число нейтронов превышает число протонов, то процесс ядерного распада будет продолжаться:
Суммируя два промежуточных уравнения, получим в общем виде уравнение естественного радиоактивного превращения ядра изотопа марганца-55 по типу β — -излучения:
б) захват ядром электрона с одного из ближайших к ядру энергетических уровней, например по реакции:
Однако этот процесс самопроизвольно менее вероятен, т.к. приводит к образованию еще более нестабильных ядер (число нейтронов в ядре увеличивается).
Проведем аналогичные рассуждения по отношению к изотопу атома мейтнерия 266 Mt. Порядковый номер элемента 109, значит, в ядре содержится 109 протонов Np = 109, а количество нейтронов составит Nn = A – Np = 266 – 109 = 157. В связи со значительным превышением числа нейтронов в ядре для изотопа мейтнерия будут характерными иные типы радиоактивного превращения:
а) испускание α — частиц (ядер атома гелия 4 2He), по реакции
приведет к появлению изотопа менее тяжелого радиоактивного элемента бория. Однако процесс этот должен продолжаться до момента получения ядра стабильного изотопа, в котором число нейтронов и протонов будут примерно равными. Такая ситуация для данной системы недостижима (излучение более 10 α-частиц энергетически невыгодно);
б) спонтанное деление ядра тяжелого атома на более легкие осколки, в которых дефицит протонов меньше, а, следовательно, ядра будут более устойчивыми. Возможен, например, распад 266 109Mt = 208 82Pb + 56 27Co + 2 1 0n.
Такой вариант ядерного превращения наиболее удачен.
В изотопе хлора-32 соотношение между числом протонов и нейтронов увеличивается в сторону протонов: 32 17Cl и Nn = A – Np = 32 – 17 = 15. Следовательно, для радиоактивного изотопа хлора-32 будет характерен иной тип естественной радиоактивности:
а) испускание протонов (р) по реакции 32 17Cl = 30 15Р + 2 1 1р;
б) испускание позитронов (e + или β + ), при этом протон превращается в нейтрон (p = n + e + + ν), происходит ядерная реакция 32 17Cl = 32 16S + 0 1e + .
В данном случае оба варианта равновероятны.
Ответ. Для изотопа 55 Mn характерен электронный распад по уравнению
для изотопа 266 Mt наиболее вероятен процесс спонтанного деления ядра на более легкие осколки, например 266 109Mt = 208 82Pb + 56 27Co + 2 1 0n. Для изотопа 32 Cl равновероятными являются два типа превращения: а) протонный распад по уравнению 32 17Cl = 30 15Р + 2 1 1р
или позитронный распад по уравнению 32 17Cl = 32 16S + 0 1e + .
5. Определите, в какую группу Периодической системы Д.И. Менделеева должен попасть элемент, получившийся путем последовательного превращения ядра изотопа тория, если при этом образовалось четыре α-частицы и две β — — волны? Дайте характеристику образовавшегося атома: а) массовое число; б) количество электронов на внешнем энергетическом уровне; в) значения высшей и низшей степени окисления; г) формулы возможных химических соединений.
Решение. Порядковый номер элемента тория 90. Выбрасывание четырех α-частиц уменьшает заряд ядра на 8, а выбрасывание двух электронов увеличивает его на 2. Следовательно, порядковый номер образовавшегося элемента должен быть на 6 единиц меньше, чем у тория, т.е. 84. Ясно, что торий в этой ядерной реакции превращается в ядро изотопа полония. Массовое число полония должно быть на 16 а.е.м. меньше массового числа исходного ядра тория. Уравнение ядерной реакции имеет вид
Поскольку химический элемент полоний Ро расположен в VI периоде, VI A группе, следовательно, в его электронной сфере имеется 6 энергетических уровней и на внешнем 6-м уровне располагаются 6 электронов. Но эти электроны удалены от ядра на достаточно большое расстояние, что объясняет относительную легкость их потери с сохранением металлического характера свойств. В результате для полония не характерна отрицательная степень окисления, как для других p-элементов. Низшей степенью окисления будет +2 (отдача двух неспаренных p-электронов с валентного уровня), а высшей – +6 (отдача всех валентных электронов). Формулы возможных соединений РоО (оксид полония) и Н2РоО4 (полониевая кислота). Однако известно, что соединения со степенями окисления 2 и 6 очень неустойчивы, легко переходят в соединение Ро(4), например, РоО2 или Ро(SO4)2.
Ответ. В результате ядерного распада изотопа тория образуется тяжелый изотоп атома полония Ро, занимающий в Периодической системе Д.И. Менделеева место с порядковым номером 84 в VI периоде, VI A группе: 216 84Po. Массовое число 216 а.е.м., на внешнем уровне 6 электронов, наиболее устойчивая степень окисления +4, характерные соединения РоО2; Ро(SO4)2.
Дата добавления: 2015-07-11 ; просмотров: 1063 | Нарушение авторских прав
Ядерные реакции это реакции где взаимодействует атомное ядро с другими элементарными частицами или же другим ядром, в результате чего в зависимости от условий образуется новое вещество.
В первые ядерную реакцию произвел Резерфорд.
Видео:Химические уравнения // Как Составлять Уравнения Реакций // Химия 9 классСкачать
Что такое простейшие ядерные реакции
В 1919 г. Резерфорд впервые осуществил искусственное превращение ядра атома одного элемента — азота в ядро атома другого элемента — кислорода.
Реакция происходила при воздействии (ударе) альфа-частицами, полученными при распаде радия, о ядра атомов азота, которым была предварительно заполнена камера Вильсона.
В результате реакции в камере были обнаружены атомы изотопа кислорода с массовым числом 17 и частицы, имеющие единичный положительный заряд и единичную массу, т. е. протоны.
Реакцию записывают так:
Схема реакции показана на рис. , а. На рис. 2 приведена фотография камеры Вильсона, в которой происходит эта реакция.
На рисунке видны следы альфа-частиц от радиоактивного препарата, помещенного сбоку камеры.
На одном из следов имеется несимметричная развилка — след происшедшей реакции: более толстый и короткий след принадлежит тяжелой частице — ядру кислорода, более тонкий и длинный след — легкой частице — протону.
В качестве другого примера приведем реакцию (Дж. Чедвик, 1932 г.), при которой впервые был выделен из ядра атома нейтрон. Реакция заключается в действии на ядра бериллия альфа-частицами. В результате реакции получаются ядра углерода и нейтроны:
Реакция схематически показана на рис. , б, Нейтрон не существует долго в свободном состоянии или он в процессе теплового движения соударяется с ядром атома какого-либо вещества и вызывает соответствующую ядерную реакцию, или претерпевает радио-активный распад: излучает бета-частицу (электрон) и превращается в протон.
Период полураспада нейтронов составляет 12,8 мин.
Механизм ядерных реакций
Механизм ядерных реакций заключается в том, что, ударяясь о ядро атома с большой силой, альфа-частица сближается с ним на расстояние действия ядерных сил.
Между нуклонами альфа-частицы и ядра возникают ядерные силы. На мгновение ядро поглощает ударившую в него частицу, и в нем происходит перегруппировка нуклонов с образованием нового комплекса частиц.
Если для устойчивости комплекса какая-либо частица оказывается лишней, то она при этом выбрасывается (см. схему на рис. , в).
Основным условием осуществления ядерной реакции является высокая кинетическая энергия частицы, доста точная, чтобы вызвать неупругий удар и перестройку связей в ядре между нуклонами.
Основным правилом составления уравнений ядерных реакций является сохранение равенства обеих частях его суммы индексов: верхних (массовых чисел) и нижних (атомных номеров) ядер.
Эти равенства являются выражением законов сохранения массы и заряда частиц, участвующих в реакции.
Часто применяют сокращенный способ записи ядерных реакций в виде формулы, состоящей из четырех символов: исходное ядро, действующая частица, выбрасываемая частица, конечное ядро.
Символы частиц заключают в скобки, а порядковый номер элемента часто опускают. Например, реакция Резерфорда:
реакция получения нейтрона:
Ве 9 (α; п) С 12; и т. д.
Условия при которых происходит ядерные реакции
Рассмотрим условия, при которых происходят ядерные реакции. В лабораторных условиях для этого пользуются потоком частиц с высокой кинетической энергией, который направляется на небольшое количество соответствующего вещества, нанесенного на экран, называемое мишенью.
В веществе ядра атомов расположены на расстояниях, в десятки тысяч раз превышающих диаметры самих ядер. Падая на вещество, поток частиц пронизывает главным образом электронные оболочки атомов, в которых производит ионизацию, и только единичные частицы сталкиваются с ядрами атомов (весьма условно это показано на рис. 3 ).
При этом, чтобы вызвать ядерную реакцию, частица при столкновении должна обладать достаточной кинетической энергией. Проходя сквозь электронные оболочки, заряженные частицы взаимодействуют с полем атомов, тормозятся и теряют энергию.
Поэтому вероятность столкновения с ядром частиц, имеющих достаточно высокую энергию, необходимую для осуществления ядерной реакции, становится еще меньше.
Соударение частиц с ядром атома в зависимости от энергии частиц может быть упругим и неупругим. В первом случае происходит только упругое рассеяние частиц, сопровождающееся перераспределением кинетической энергии между частицей и ядром.
При неупругом соударении происходит или неупругое рассеяние, когда часть кинетической энергии частицы затрачивается на возбуждение ядра (возбужденное ядро излучает гамма-фотон и возвращается в основное состояние), или ядерная реакция, когда кинетическая энергия частицы затрачивается на внутреннюю перестройку ядра.
Вероятность ядерной реакции
Вероятность ядерной реакции характеризуют ее эффективным поперечным сечением σ, под которым понимают отношение числа п актов осуществленной реакции за 1 сек к количеству N частиц, падающих за 1 сек на 1 см 2 площади вещества, перпендикулярной потоку частиц:
Величина а зависит от природы вещества, характера реакции и от энергии частиц, ее вызывающих. Порядок величины эффективного сечения для различных ядерных реакций от 10 -18 до 10 -24 см 2 , т. е. из N частиц, которые действуют на вещество, только (10 -18 ÷ 10 -24 ) N частиц в действительности вызывают реакцию.
Большая вероятность ядерных реакций имеет место при действии на вещество нейтронов. Не обладая электрическим зарядом, нейтроны проходят через электронные оболочки без потери энергий, поэтому, сталкиваясь с ядрами, они чаще вызывают ядерные реакции.
Закон пропорциональности массы и энергии
Согласно теории относительности масса тел увеличивается с повышением скорости в следующем соотношении:
где т — масса тела при скорости υ , т0 — масса тела при относительном покое, с — скорость света.
В ядерной физике, которая оперирует со скоростями движения частиц, соизмеримыми со скоростью света, изменение массы частиц в зависимости от скорости становится существенным.
В связи с этим различают полную массу движущейся частицы и массу покоя, т. е. массу частицы при относительном покое или незначительной скорости характера теплового движения.
Полная масса т равняется массе покоя т0 плюс приращение массы mv при данной скорости движения:
Из предыдущей формулы путем несложных преобразований можно получить зависимость между приращением mυ массы тела при движении со скоростью v и соответствующей кинетической энергией Ек тела.
Кинетическая энергия тела численно равняется приращению его массы при движении, умноженной на квадрат скорости света.
Соотношение Эйнштейна
Это соотношение, называемое соотношением Эйнштейна, согласно теории относительности является общим законом, обусловливающим связь между массой т и энергией Е тела: полная энергия тела пропорциональна его массе:
где Е — выражено в эргах, т — в граммах и с — в сантиметрах в секунду Закон пропорциональности массы и энергии находится в полном соответствии с одним из основных положений диалектического материализма во взаимосвязи материи и движения.
Из закона пропорциональности массы и энергии следует, что массе покоя частиц должна соответствовать внутренняя энергия, по величине удовлетворяющая этому соотношению.
Эта величина, однако, превышает величину всех известных в те времена форм внутренней энергии тел (химической, электрической и т. п.) почти в миллион раз.
Как оказалось в даль нейшем, этой энергией является внутренняя потенциальная энергия ядер атомов, связанная с действующими между нуклонами ядерными силами.
Соотношение Эйнштейна является универсальным, однако практическое применение оно находит главным образом в области энергетических расчетов при ядерных реакциях.
При ядерных реакциях происходит перегруппировка нуклонов, соответственно изменяется и внутренняя потенциальная энергия ядра. Если при реакции эта энергия уменьшилась, это значит, что часть ее перешла в другие виды энергии, например в кинетическую энергию частиц — продуктов реакции. В этом случае имеется возможность ее полезного использования.
Энергетическим баланс ядерной реакции
Энергетическим балансом ядерной реакции называют соотношение между кинетической энергией частиц, вступивших в реакцию, и кинетической энергией частиц, образовавшихся в результате реакции.
Если общая кинетическая энергия частиц в результате реакции увеличилась (что произошло за счет уменьшения потенциальной энергии вновь образовавшегося ядра), то баланс реакции считается положительным.
В обратном случае (когда, наоборот, часть кинетической энергии частиц, входящих в реакцию, переходит в потенциальную энергию ядра) — отрицательным.
Для составления баланса можно воспользоваться законом сохранения энергии, согласно которому полная энергия Е’ частиц, вступивших в реакцию, равняется полной энергии Е» частиц, образовавшихся в результате нее:
или, развертывая выражение для полной энергии:
где Е0 энергия, соответствующая массе покоя частиц,
а Eк — их кинетическая энергия. Для удобства расчета энергия, соответствующая массе покоя частиц в обеих частях уравнения, может быть выражена, пользуясь соотношением Эйнштейна, через массу покоя соответствующих частиц. Получаем:
Обозначая разность между массами покоя частиц до и после реакции как ∆m0, получаем:
т. е. изменение кинетической энергии частиц в результате ядерной реакции численно равняется изменению массы покоя частиц, участвующих в реакции, умноженному на квадрат скорости света
Если в результате реакции масса покоя частиц уменьшилась, то энергетический баланс ее положителен, если, наоборот, масса покоя увеличилась, то — отрицателен.
Расщепление протоном ядра лития
Рассмотрим осуществленную в 30-х годах реакцию расщепления протоном ядра лития на две альфа-частицы:
Как показывает расчет, масса покоя двух альфа-частиц на ∆m0 — = 0,0185 а. е. м. меньше массы частиц, вступающих в реакцию.
Этому соответствует энергия (переводя массу в граммы и энергию в электронвольты Е = ∆m0с 2 = 0,0185•1,66•10 -24 . (3•10 10 ) 2 •6,24•10 5 = 17 Мэв.
Кинетическая энергия альфа-частиц, определенная по пробегу в воздухе, составляет 2•8,8 = 17,6 Мэв. Совпадение с расчетом вполне удовлетворительное.
Если учесть, что протон должен быть предварительно ускорен до энергии 0,5 Мэв, получается положительный баланс реакции в 17,0 — 0,5 = — 16,5 Мэв на одно ядро лития.
Эта реакция дала полное подтверждение соотношения Эйнштейна и, кроме того, впервые показала принципиальную возможность выделения внутриядерной энергии.
Количество ядерной энергии, освобождающейся на грамм-атом (т.е. 7г) лития при этой реакции, равняется Ек = 0,17•10 20 эрг или в тепловых единицах 4•10 8 ккал.
Если сравнить это с количеством теплоты, выделяющейся при сгорании лучшего угля (калорийность 8000 ккал/кг), то получится 50 000 кг или 50 т угля.
Таков порядок энергии, которая может освобождаться при ядерных реакциях. Однако в данном случае это не является экономически оправданным.
Вероятность ядерной реакции, как указывалось, составляет примерно 1 : 10 20 . Следовательно, для реакции, которую вызовет одна частица, необходимо затратить энергию на ускорение 10 20 протонов.
Использование ядерной энергии получило практическое значение только после открытия реакции деления ядер урана под действием нейтронов.
Примером отрицательного баланса может быть баланс реакции Резерфорда: кинетическая энергия альфа-частицы, вызывающей реакцию, должна быть не менее 7,7 Мэв энергия ядра азота ничтожно мала, энергия ядра кислорода после реакции 0,5 Мэв и энергия протона 6 Мэв.
Отрицательный баланс реакции 1,2 Мэв на одно ядерное превращение.
Аннигиляция реакция образования и аннигиляции пары
Позитрон и электрон, будучи античастицами, взаимодействуют и превращаются в два гамма-фотона (рис. 4, а):
Реакция была названа реакцией аннигиляции (уничтожения) пары.
Название это не отражает сущности явления, которое имеет существенное значение для правильного понимания единой природы материи.
В данном случае происходит превращение одной из форм материи — частиц вещества в другую форму — частицы поля (фотоны).
Это значение реакции аннигиляции подчеркивается тем, что существует обратная ей реакция образования пары, при которой гамма-фотон достаточно высокой энергии, пролетая сквозь вещество, под действием поля атома превращается в пару электрон-позитрон (рис. 4, б):
При обеих реакциях должно выполняться соотношение Эйнштейна. Массе покоя те электрона или позитрона соответствует энергия Ее = 0,51 Мэв или 8,2•10 -7 эрг. В первом случае эта энергия сообщается каждому из фотонов, в соответствии с чем они должны иметь частоту:
Это подтверждается опытом.
Во втором случае hv ≥ тес 2 , т. е. энергия фотона должна быть не меньше суммы энергий электрона и позитрона, т. е. hv= 2•0,51 = 1,02 Мэв.
Это также подтверждается опытом. При соблюдении этого условия интенсивность образования пар зависит от природы вещества, в котором явление происходит. Она тем больше, чем выше атомный номер вещества.
Статья на тему Ядерные реакции
Похожие страницы:
Понравилась статья поделись ей
Leave a Comment
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Видео:Ядерные реакции. Простой и понятный советский научный фильм.Скачать
Ядерные реакции
В курсе ядерной физики в школе изучается явление взаимного превращения одного вещества в другое. Данные превращения могут быть как спонтанные (радиоактивный распад), так и индуцированные (несколько ядер сталкивают друг с другом). В результате такой реакции получается новые вещества. Для описания таких превращений используют введённую нами форму записи для элементов и организуют их в подобие уравнения:
где
, — ядра до взаимодействия,
, — ядра после взаимодействия,
— — количество нуклонов (протонов+нейтронов) в соответствующих атомах,
— — количество протонов в соответствующих атомах.
Единственное, чем мы можем пользоваться в таких уравнениях, это простая логика — количество нуклонов и протонов в ходе реакции измениться не должно, таким образом, мы можем получить два уравнения:
Такие задачи обычно нацелены на поиск неизвестного элемента, и соотношений (2) — (3) для этого хватает. Находим количество протонов и нейтронов и, используя таблицу Менделеева, определяем нужный элемент.
Пример: пусть ядро азота и ядро гелия, сталкиваясь образуют ядро кислорода и неизвестный элемент. Найти данный элемент. По задаче сформируем уравнение:
Воспользуемся законом сохранения нуклонов (2) и (3):
Тогда искомый элемент — водород ( ).
Среди элементов, которые текстово могут встретиться в таких задачах, присутствуют:
нейтрон — ,
протон — , аналогом протона является ядро водорода ( ),
дейтерий — — ядро водорода (изотоп), которое приобрело дополнительный нейтрон,
тритий — — ядро водорода (изотоп), которое приобрело два дополнительных нейтрона,
— частица (альфа-частица) — ядро гелия — ,
— частица (бетта-частица) — по сути электрон — ,
— частица (гамма-частица) — фактический фотон — .
Бетта-частица является обычным электроном, однако в ядре электронов нет, тогда электроны из ядра получается в результате ядерной реакции: .
Вывод: задачи на данную тематику практически всегда касаются поиска конкретного элемента в реакции. Поиск осуществляется законом сохранения нуклонов (уравнения (1) и (2)).
В качестве другого примера приведем реакцию (Дж. Чедвик, 1932 г.), при которой впервые был выделен из ядра атома нейтрон. Реакция заключается в действии на ядра бериллия альфа-частицами. В результате реакции получаются ядра углерода и нейтроны:
Рассмотрим условия, при которых происходят ядерные реакции. В лабораторных условиях для этого пользуются потоком частиц с высокой кинетической энергией, который направляется на небольшое количество соответствующего вещества, нанесенного на экран, называемое мишенью.
Позитрон и электрон, будучи античастицами, взаимодействуют и превращаются в два гамма-фотона (рис. 4, а):
