Sprawdź się
Pierwszą reakcję jądrową w warunkach laboratoryjnych przeprowadził w 1919 roku Ernest Rutherford, noblista i odkrywca jądra atomowego. Rutherford bombardował jądra azotu‑14 cząstkami alfa pochodzącymi ze źródła promieniotwórczego i odkrył, że w wyniku zderzenia tych dwóch obiektów emitowany jest proton oraz powstaje jądro tlenu‑17 . Schemat reakcji przeprowadzonej przez Rutherforda można zapisać jako:
Oblicz ciepło reakcji Q tego procesu. Masy cząstek biorących udział w reakcji podane są w tabeli. Wynik podaj z dokładnością do dwóch cyfr znaczących.
Obiekt | Symbol | Masa () |
Proton | 938,3 | |
cząstka alfa | 3727,4 | |
azot‑14 | 13040,2 | |
tlen‑17 | 15830,5 |
Jądro berylu‑9 Indeks górny 99Be w wyniku pochłonięcia kwantu gamma rozpada się na dwie cząstki alfa oraz neutron zgodnie ze schematem:
Oblicz ciepło reakcji Q tego procesu. Przyjmij, że masa jądra berylu‑9 = 8392,8 , masa cząstki alfa mIndeks dolny alfa Indeks dolny koniecalfa = 3727,4 , masa neutronu mIndeks dolny nn = 939,6 , a kwant gamma jest cząstką bezmasową. Wynik podaj z dokładnością do dwóch cyfr znaczących.
Poza jądrem atomowym neutron n jest cząstką niestabilną i średnio po około 15 minutach ulega przemianie na proton p, elektron eIndeks górny -- oraz antyneutrino elektronowe ῡIndeks dolny ee. Schemat rozpadu neutronu możemy zapisać jako:
Oblicz ciepło reakcji Q tego procesu. Ciepło reakcji spontanicznych przemian promieniotwórczych oblicza się jako różnicę pomiędzy energią spoczynkową cząstki lub jądra ulegających przemianie i sumą energii spoczynkowych produktów przemiany. Przyjmij, że masa neutronu mIndeks dolny nn = 939,565 , masa protonu mIndeks dolny pp = 938,272 , masa elektronu mIndeks dolny ee = 0,511 , a neutrino jest cząstką bezmasową. Wynik podaj z dokładnością do trzech cyfr znaczących.
Energia potencjalna ładunku q znajdującego się w odległości r od ładunku Q wytwarzającego centralne pole elektryczne dana jest wzorem:
gdzie stała k = 9·10Indeks górny 99 N·mIndeks górny 22·CIndeks górny -2-2
Rozpatrzmy reakcję, w której cienka tarcza wykonana ze złota jest bombardowana cząstkami alfa . Oszacuj jaką energię powinna mieć nadlatująca cząstka alfa, aby mogła znaleźć się w zasięgu działania sił jądrowych, czyli w odległości około 8,5 fm od środka jądra złota. Wynik podaj w megaelektronowoltach (MeV). W obliczeniach przyjmij, że ładunek elementarny e = 1,6·10Indeks górny -19-19 C, 1 fm = 10Indeks górny -15-15 m, 1 MeV = 1,6·10Indeks górny -13-13 J. Wynik podaj z dokładnością do dwóch cyfr znaczących.