В курсе ядерной физики в школе изучается явление взаимного превращения одного вещества в другое. Данные превращения могут быть как спонтанные (радиоактивный распад), так и индуцированные (несколько ядер сталкивают друг с другом). В результате такой реакции получается новые вещества. Для описания таких превращений используют введённую нами форму записи для элементов и организуют их в подобие уравнения:
(1)
- где
,
— ядра до взаимодействия,
,
— ядра после взаимодействия,
—
— количество нуклонов (протонов+нейтронов) в соответствующих атомах,
—
— количество протонов в соответствующих атомах.
Единственное, чем мы можем пользоваться в таких уравнениях, это простая логика — количество нуклонов и протонов в ходе реакции измениться не должно, таким образом, мы можем получить два уравнения:
(2)
(3)
Такие задачи обычно нацелены на поиск неизвестного элемента, и соотношений (2) — (3) для этого хватает. Находим количество протонов и нейтронов и, используя таблицу Менделеева, определяем нужный элемент.
Пример: пусть ядро азота и ядро гелия, сталкиваясь образуют ядро кислорода и неизвестный элемент. Найти данный элемент. По задаче сформируем уравнение:
(4)
Воспользуемся законом сохранения нуклонов (2) и (3):
- для нуклонов:
- для протонов:
Тогда искомый элемент — водород ().
Среди элементов, которые текстово могут встретиться в таких задачах, присутствуют:
- нейтрон —
,
- протон —
, аналогом протона является ядро водорода (
),
- дейтерий —
— ядро водорода (изотоп), которое приобрело дополнительный нейтрон,
- тритий —
— ядро водорода (изотоп), которое приобрело два дополнительных нейтрона,
— частица (альфа-частица) — ядро гелия —
,
— частица (бетта-частица) — по сути электрон —
,
— частица (гамма-частица) — фактический фотон —
.
Бетта-частица является обычным электроном, однако в ядре электронов нет, тогда электроны из ядра получается в результате ядерной реакции: .
Вывод: задачи на данную тематику практически всегда касаются поиска конкретного элемента в реакции. Поиск осуществляется законом сохранения нуклонов (уравнения (1) и (2)).