Sprawdzian z fizyki jądrowej

Poprawna odpowiedź: B

Dolna liczba to liczba atomowa $Z=26$, czyli liczba protonów. Górna to liczba masowa $A=56$, czyli wszystkie nukleony. Neutronów jest $A-Z=30$. Elektrony nie należą do jądra, więc ostatnia odpowiedź odpada od razu.

Poprawna odpowiedź: (1) mniejsza; (2) defektem

Przy łączeniu nukleonów w jądro wydziela się energia wiązania, a z nią ubywa masy zgodnie z $E=\Delta m{c}^2$. Dlatego jądro jest lżejsze niż jego składniki osobno. Żeby rozbić jądro, trzeba tę energię dostarczyć z powrotem.

Poprawna odpowiedź: 1–A, 2–D, 3–C, 4–B

• 1. ${}_6^{14}\text{C}\to {}_7^{14}\text{N}+e^{-}+{\bar{\nu }}_e$ → A. Rozpad beta-minus (${\beta }^{-}$)
• 2. ${}_{88}^{226}\text{Ra}\to {}_{86}^{222}\text{Rn}+{}_2^4\text{He}$ → D. Rozpad alfa ($\alpha$)
• 3. ${}_{11}^{22}\text{Na}\to {}_{10}^{22}\text{Ne}+e^{+}+{\nu }_e$ → C. Rozpad beta-plus (${\beta }^{+}$)
• 4. ${}_{27}^{60}{\text{Co}}^{\ast }\to {}_{27}^{60}\text{Co}+\gamma$ → B. Emisja promieniowania gamma ($\gamma$)

Wystarczy porównać $A$ i $Z$ po obu stronach. Rad traci 4 nukleony i 2 protony, czyli emituje cząstkę alfa. Węgiel zyskuje proton przy tej samej liczbie masowej, to beta minus. Sód traci proton i emituje pozyton, to beta plus. Wzbudzony kobalt tylko oddaje energię jako foton gamma.

Poprawna odpowiedź: P, F, F, P

Każde rozszczepienie uranu daje zwykle 2–3 neutrony, które mogą rozszczepić kolejne jądra. Elektrownie korzystają z rozszczepienia, a synteza działa na razie tylko w reaktorach doświadczalnych. Moderator, na przykład woda lub grafit, spowalnia neutrony, bo powolne są przez ${}^{235}\text{U}$ wychwytywane znacznie chętniej.

Poprawna odpowiedź: C

Po każdym okresie połowicznego rozpadu zostaje połowa: $100\%\to 50\%\to 25\%\to 12,5\%$. To trzy okresy, więc $t=3\cdot 5730=17190$ lat. Wynik $11460$ lat odpowiada $25\%$, czyli o jedno połowienie za mało.