Пример 46

При соударении a - частицы с ядром бора произошла ядерная реакция, в результате которой образовалось два новых ядра. Одним из этих ядер было ядро атома водорода . Определить порядковый номер и массовое число второго ядра, дать символическую запись ядерной реакции и определить ее энергетический эффект.

Дано: Решение

Обозначим неизвестное ядро символом

. Так как a-частица представляет собой ядро

гелия , запись реакции будет иметь вид

Применив закон сохранения числа нуклонов, получим уравнение

2 + 5 = I + Z,

откуда Z = 6.

Следовательно, неизвестное ядро является ядром атома изотопа углерода

Теперь можем записать реакцию в окончательном виде:

Энергетический эффект Q ядерной реакции определяется по формуле

Q = 931[(m_He+m_B ) – (m_H + m_C)].

Здесь в первых круглых скобках указаны массы исходных ядер, во вторых скобках – массы ядер – продуктов реакции. При числовых подсчетах по этой формуле массы ядер заменяют массами нейтральных атомов. Возможность такой замены вытекает из следующих соображений.

Число электронов в электронной оболочке нейтрального атома равно его зарядовому числу Z. Сумма зарядовых чисел исходных ядер равна сумме зарядовых чисел ядер – продуктов реакции. Следовательно, электронные оболочки ядер гелия и бора содержат вместе столько же электронов, сколько их содержат электронные оболочки ядер углерода и водорода.

Очевидно, что при вычитании суммы масс нейтральных атомов углерода и водорода из суммы масс гелия и бора массы электронов выпадут и мы получим тот же результат, как если бы брали массы ядер. Подставив числовые массы атомов в расчетную формулу, получим

Q = 931[(4,00260+10,01294)–(1,00783 + 13,00335)]МэВ = 4,06 МэВ.