Атом и ядро: модель Резерфорда, ядерные реакции, энергетика и защита

1. 1. Массовое число A = 235, зарядовое число Z = 92 (это же число протонов).
2. 2. Число нейтронов N = A − Z = 235 − 92 = 143.

Ответ: 143 нейтрона

1. 1. При β-распаде из ядра вылетает электрон ⁰₋₁e: один нейтрон превращается в протон.
2. 2. Массовое число не меняется: A = 14 (число нуклонов осталось тем же).
3. 3. Зарядовое число растёт на 1: Z = 6 + 1 = 7. Это азот — именно поэтому углеродный метод датировки работает с превращением C-14 в N-14.
4. 4. Контроль по сумме: 14 = 14 + 0 и 6 = 7 + (−1). Сравни с α-распадом, где A уменьшается на 4, а Z — на 2.

Ответ: Z = 7, A = 14

1. 1. Считаем, сколько периодов прошло: 60 мин / 20 мин = 3 периода.
2. 2. За каждый период число ядер уменьшается вдвое: N = N₀ · (1/2)³ = N₀ / 8.
3. 3. В процентах: 1/8 = 0,125 = 12,5 %.
4. 4. Проверка по шагам: через 20 мин — 50 %, через 40 мин — 25 %, через 60 мин — 12,5 %. Ловушка — разделить 100 % на 3 периода и получить «около 33 %»: закон распада не линейный.

Ответ: 12,5 %

1. 1. 1) Плюс: α-частица тяжёлая и с зарядом +2, она сильно взаимодействует с веществом и задерживается уже листом бумаги или слоем воздуха в несколько сантиметров.
2. 2. 4) Плюс: γ-излучение — электромагнитное, без заряда и массы покоя; для защиты нужны свинец или толстый бетон.
3. 3. 2) Минус: магнитное поле отклоняет заряженные частицы — α и β; γ-квант не заряжен и не отклоняется.
4. 4. 3) Минус: период полураспада — неизменная характеристика изотопа, на неё не влияют ни температура, ни давление, ни химические реакции. Именно поэтому по нему можно датировать находки.
5. 5. 5) Минус: при α-распаде A уменьшается на 4. Верны 1 и 4.

Ответ: 14

1. 1. Что дано текстом: бумага задерживает только α, алюминий — β, свинец нужен для γ.
2. 2. Первый вывод: лист бумаги ничего не изменил, значит, α-излучения практически нет — иначе показание упало бы сразу.
3. 3. Второй вывод: алюминий снизил показание с 0,40 до 0,30 мкЗв/ч, то есть задержал часть излучения. Алюминий задерживает β-частицы, значит, β-излучение присутствует и даёт около 0,10 мкЗв/ч.
4. 4. Третий вывод: оставшиеся 0,30 мкЗв/ч прошли сквозь алюминий, а сквозь него проходит только γ-излучение. Значит, в подвале есть β- и γ-излучение, а α нет.
5. 5. Проверка: чтобы подтвердить вывод, достаточно положить на датчик свинцовую пластину — показание должно упасть до уровня естественного фона. Ответ на линии 18 обязан содержать цепочку из трёх шагов, а не только итог.

Ответ: Есть β- и γ-излучение, α-излучения нет: бумага не изменила показание, алюминий снизил его частично

1. 1. Что берут: дозиметр, три экрана разной толщины и материала, часы.
2. 2. Что делают: в одном и том же месте делают по три измерения без экрана и с каждым экраном на датчике, выдерживая по 1 минуте, и берут среднее значение.
3. 3. Что наблюдают: без экрана (0,12 ± 0,01) мкЗв/ч; бумага (0,12 ± 0,01); алюминий (0,11 ± 0,01); свинец (0,09 ± 0,01) мкЗв/ч.
4. 4. Как записывают результат: погрешность принимают равной цене деления прибора; измерения повторяют трижды, потому что радиоактивный распад — процесс случайный, и показания колеблются сами по себе.
5. 5. Вывод: естественный фон в помещении составляет около 0,12 мкЗв/ч, что примерно в три раза ниже уровня, считающегося повышенным. Бумага фон не изменила (α-составляющей в естественном фоне у поверхности почти нет), а свинец снизил его на четверть — значит, основная часть фона это γ-излучение. Главный урок опыта: при случайном процессе одно измерение ничего не доказывает, вывод делают по серии.

Ответ: Фон около 0,12 мкЗв/ч; свинец ослабляет его сильнее всего — значит, фон в основном γ-излучение