Номер 999, страница 278 - гдз по физике 11 класс сборник задач Дорофейчик, Силенков

999. В своих опытах по исследованию $\alpha$-, $\beta$-, $\gamma$-излучения Э. Резерфорд использовал радий, добытый из урановой руды. Согласно справочным данным, радий испытывает только $\alpha$-распад. Объясните, каким образом радиевый образец также являлся источником и $\beta$-излучения.

Решение

Утверждение о том, что радий испытывает только α-распад, относится к самому изотопу радия (например, к наиболее стабильному изотопу радий-226, $ _{88}^{226}\text{Ra} $). При α-распаде ядро радия превращается в ядро другого химического элемента — радона, которое, в свою очередь, также является радиоактивным. Процесс α-распада радия-226 описывается следующей реакцией:

$ _{88}^{226}\text{Ra} \rightarrow _{86}^{222}\text{Rn} + _{2}^{4}\text{He} $

Образовавшийся дочерний изотоп радон-222 ($ _{86}^{222}\text{Rn} $) не является стабильным и начинает цепочку дальнейших радиоактивных превращений (радиоактивный ряд). В этой цепочке распадов присутствуют изотопы, которые испытывают β-распад.

Со временем в образце радия накапливаются продукты его распада в некотором равновесном количестве. Некоторые из этих дочерних изотопов являются источниками β-излучения. Например, в цепочке распада после радия-226 появляются следующие β-активные изотопы:

1. Свинец-214 ($ _{82}^{214}\text{Pb} $) испытывает β-распад, превращаясь в висмут-214:

$ _{82}^{214}\text{Pb} \rightarrow _{83}^{214}\text{Bi} + _{-1}^{0}\text{e} + \bar{\nu_e} $

2. Висмут-214 ($ _{83}^{214}\text{Bi} $) также испытывает β-распад, превращаясь в полоний-214:

$ _{83}^{214}\text{Bi} \rightarrow _{84}^{214}\text{Po} + _{-1}^{0}\text{e} + \bar{\nu_e} $

Таким образом, образец, который изначально состоял только из радия, со временем становится сложной смесью различных радиоактивных изотопов. Именно эти дочерние продукты распада и являются источником β-излучения, которое наблюдал Резерфорд.

Ответ: β-излучение в опытах Резерфорда испускали не сами атомы радия, а дочерние продукты его α-распада, которые накапливались в образце и в свою очередь испытывали β-распад в рамках дальнейшей цепочки радиоактивных превращений.