Номер 1, страница 231 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

1. Что называют радиоактивностью? Какие экспериментальные данные свидетельствуют о том, что радиоактивность — ядерный процесс?

Что называют радиоактивностью?

Радиоактивностью (от лат. radius — луч и activus — деятельный) называют явление самопроизвольного (спонтанного) превращения неустойчивых атомных ядер в другие ядра. Этот процесс сопровождается испусканием различных частиц и/или электромагнитного излучения. Ядра, способные к такому превращению, называются радиоактивными или радионуклидами.

Основные виды радиоактивного излучения, открытые на ранних этапах изучения этого явления, — это альфа-, бета- и гамма-излучения. Альфа-распад ($ \alpha $-распад) — это испускание ядром альфа-частицы (ядра атома гелия $ _{2}^{4}\text{He} $). Бета-распад ($ \beta $-распад) — это превращение в ядре нейтрона в протон (или наоборот), сопровождающееся испусканием электрона (или позитрона) и нейтрино/антинейтрино. Гамма-излучение ($ \gamma $-излучение) представляет собой поток высокоэнергетических фотонов, которые испускаются возбужденным ядром при переходе в более стабильное состояние.

Ответ: Радиоактивность — это спонтанное превращение неустойчивых атомных ядер в другие ядра, сопровождающееся испусканием радиоактивного излучения.

Какие экспериментальные данные свидетельствуют о том, что радиоактивность — ядерный процесс?

О том, что радиоактивность является процессом, происходящим в атомном ядре, а не в его электронной оболочке, свидетельствует ряд ключевых экспериментальных фактов.

Во-первых, это независимость скорости радиоактивного распада от внешних условий. Интенсивность распада не меняется при изменении температуры, давления, при помещении радиоактивного вещества в сильные электрические или магнитные поля, а также не зависит от того, в состав какого химического соединения входит атом. Поскольку все перечисленные внешние воздействия влияют в первую очередь на электронную оболочку атома, их индифферентность к процессу распада указывает на то, что он происходит в более глубокой и изолированной части атома — ядре.

Во-вторых, это огромная энергия, выделяющаяся при распаде. Энергия испускаемых частиц (например, $\alpha$-частиц) составляет миллионы электрон-вольт (МэВ). Это в сотни тысяч и миллионы раз больше энергии, характерной для химических реакций и переходов электронов в атоме, которые измеряются в электрон-вольтах (эВ). Выделение столь значительной энергии может быть объяснено только перестройкой структуры ядра, где действуют мощнейшие ядерные силы.

В-третьих, это превращение химических элементов (трансмутация). В ходе $\alpha$- и $\beta$-распадов изменяется заряд ядра $Z$, то есть число протонов в нем. Это означает, что атом одного химического элемента превращается в атом совершенно другого элемента. Например, в результате $\alpha$-распада уран ($Z=92$) превращается в торий ($Z=90$): $ _{92}^{238}\text{U} \rightarrow _{90}^{234}\text{Th} + _{2}^{4}\text{He} $. Так как химические свойства элемента определяются именно зарядом ядра, а не состоянием электронной оболочки, такое превращение однозначно доказывает, что радиоактивность — это ядерный процесс.

Ответ: Основными экспериментальными свидетельствами ядерной природы радиоактивности являются: 1) независимость скорости распада от внешних физических и химических условий; 2) огромная энергия (порядка МэВ), выделяющаяся при распадах; 3) превращение одних химических элементов в другие в результате распада.