Сохранение массового числа

Физика > Сохранение нуклеинового числа и прочих законов

 

Читайте про массовое число – сохранение числа нуклонов. Узнайте, как определить число нуклонов, влияние радиоактивного распада, ядерного синтеза и деления ядра.

Радиоактивный распад, ядерный синтез и деление ядра приводят к тому, что число нуклонов не меняется.

Задача обучения

• Вывести закон сбережения массового числа.

Основные пункты

• Закон сбережения массового числа: сумма протонов и нейтронов до и после ядерной реакции останется той же.
• В процессе радиоактивного распада протон способен трансформироваться в нейтрон, а тот вернуться в протон.
• В ядерном синтезе и делении присутствует трансформация вещества в энергию, но такой материал никогда не станет полным нуклоном.

Термины

• Слияние – ядерная реакция, где ядра соединяются, чтобы сформировать более массивные.
• Расщепление – процесс разделения ядра на более мелкие элементы.
• Нуклон – субатомная частичка атомного ядра.

В физике и химии можно встретить множество законов сбережения, где также есть и сохранение нуклеинового числа: полное число нуклонов нельзя изменить никакой ядерной реакцией.

Радиоактивный распад

Что такое массовое число и количество нуклонов? Давайте взглянем на три режима распада. В гамма-варианте активированное ядро высвобождает гамма-лучи, но число протонов (Z) и нейтронов (A-Z) остается прежним:

В бета-распаде ядро ​​высвобождает энергию с электроном или позитроном. В первом варианте атомная масса (А) остается такой же, а при трансформации нейтрона в протон атомный номер увеличивается на 1:

Если выходит позитрон, то атомная масса остается стабильной, а при трансформации протона в нейтрон атомный номер сокращается на 1:

Захват электронов также влияет на количество протонов и нейтронов в ядре.

Естественным типом радиоактивного распада выступает альфа, приводящий к заметной перемены атомной массы. Но вместе разрушения, два потерянных протона и два нейтрона выделяются в качестве ядра гелия.

Ядерное деление

Цепные реакции ядерного деления высвобождают огромный энергетический запас в соответствии с законом сбережения нуклеинового числа. Давайте посмотрим на события в ядре U-235, принимающем нейтрон:

Если в U-235 врезается нейтрон, то полученный U-236 лишен стабильности. Результирующие элементы (Kr-92 и Ba-141) не располагают столькими нуклонами, как U-236, при этом оставшиеся три нейтрона высвобождаются в качестве высокоэнергетических частиц, способных атаковать другой атом U-235 и поддерживать цепную реакцию

На каждом этапе общая атомная масса остается неизменной. То же самое происходит во всех реакциях деления.

Термоядерная реакция

Ядерный синтез также следует законам сохранения. Это видно в примере слияния дейтерия и трития (изотопы водорода):

Выделенный при ядерном делении или слиянии энергетический запас может объяснить трансформацию массы в энергию. Но она слишком мала и никогда не вмещает преобразование протона или нейтрона в энергию. В итоге, число нуклонов до и после процесса не меняется.

---