Задачи к лекции 10

1. Рассмотреть реакции

R1	p++p-®m++e-	R5	L0 ® p0+n
R2	p0®3g	R6	h0 ® 3p0
R3	m+→e++ne+	R7	e++e- ® g
R4	K- +S+→p-+p	R8	p ® e++g

и разделить их на следующие три категории:

a. разрешенные всеми известными законами сохранения;

b. запрещенные каким-либо законом сохранения и никогда не наблюдавшиеся экспериментально

c. запрещенные каким-либо законом сохранения, но наблюдавшиеся экспериментально и объясняемые тем или иным нарушением закона сохранения.

Ответ:

10.2	Реакция d+d ®p0+a никогда не наблюдалась. Чем можно объяснить этот факт.
	Ответ: Несохранением изоспина, так как изоспин дейтрона и альфа-частицы равен нулю, а изоспин p0-мезона равен 1.
10.3.	В ядерной реакции 10В+n®X+4He образуется неизвестное ядро Х. определить его электрический заряд ZX и число нуклонов AX.
	Ответ: Из законов сохранения электрического заряда и числа нуклонов имеем:5+0=ZX+2 10+1=AX+4. Следовательно, ZX=3, AX=7. Таким образом, неизвестное ядро – это изотоп .
10.4.	Могут ли странные частицы рождаться по одиночке в реакциях, в которых участвуют только нестранные частицы? Если могут, то приведите пример какой-нибудь реакции.
10.5.	Ответ: Могут, если это взаимодействие, где странность не сохраняется.
	Найдите порог реакции p-+ р ®L0 + K0
	Ответ:
10.6.	Почему реакция е-+е+ ® g никогда не наблюдалась?
	Ответ: Не выполняется закон сохранения импульса.
10.7.	Согласно классической электродинамике электрон, движущийся с ускорением, теряет на излучение энергию по закону dE/dt= -k(2e2/3c3)a2, где a –ускорение; e – заряд электрона; c –скорость света; k - постоянная из закона Кулона:k=9×109 н×м2/кул2. За какое примерно время электрон в атоме, согласно классической теории, должен был бы упасть на ядро? А) 10-10с; Б) 1с; В) 1010с; Г) 1018 лет.
	Ответ А). Время падения равно
10.8.	Показать, что в октете легчайших барионов не может быть частиц, состоящих из кварков одинакового аромата uuu, ddd, sss.
10.9.	Исходя из характеристик переносчиков слабого взаимодействия W± и Z – бозонов, определить радиус действия слабых сил.
10.10.	Определить частицы Х, образующихся в реакциях сильного взаимодействия: 1) p-+p®K-+p+X; 2) K-+p®W0+K0+X
10.11.	Показать, что для частиц октета легчайших барионов JP=1/2+ выполняется следующее правило: у кварков одинакового аромата спины параллельны.
10.12.	В предположении, что сильные и слабые взаимодействия приблизительно постоянны на расстояниях, больших 1 ферми, найдите примерные относительные величины сил взаимодействий (Fадр:Fэл.маг:Fслаб:Fграв ) для двух протонов, разделенных расстоянием, равным 1 ферми. Пользуйтесь любой информацией или аргументацией, имеющейся в вашем распоряжении.

3. Каким размерам соответствует радиус действия сильного взаимодействия?

А) атома; Б) ядра атома; в) кварка; Г) электрона. Ответ Б).

1. Параллельный пучок атомов водорода со скоростью ~1км/с рассеивается на узкой щели с шириной в на отстоящем далее на расстоянии 1м экране, на котором образуется некоторая полоса засветки. При каком значении ширины щели полоса засветки будет наиболее узкой? А) 10^-6м; Б)10^-5м; В) 10^-4м; Г) 10^-3м.

Ответ А), так как длина волны ат. водорода

6. Радиоактивный распад ядра (A,Z) с массовым числом А и зарядом Z привёл к образованию ядра (A,Z-1). Какая ещё частица вылетела из ядра?

А) протон; Б) нейтрон; В) позитрон; Г) электрон. Ответ B)

7. Нейтроны тепловых энергий более интенсивно взаимодействуют с ядрами тяжелых элементов. Для снижения энергии нейтронов деления в ядерных реакторах используется реакция упругого рассеяния нейтронов. Какой из перечисленных элементов является наиболее эффективным замедлителем нейтронов?

А) Уран; Б) железо; В) вода; Г) графит. Ответ: В).

8. Имеется три типа реакторов. В реакторах 1-го типа коэффициент размножения нейтронов не зависит от температуры активной зоны. В реакторах 2-го типа коэффициент размножения повышается с повышением температуры. В реакторах 3-го типа коэффициент размножения понижается с повышением температуры. Какой из типов реакторов обладает наибольшим потенциалом безопасности?

А) 1-го типа; Б) 2-го типа; В) 3-го типа; Г) все реакторы в равной степени. Ответ: В).

9. Для охлаждения ядерных реакторов используются вода, свинец, гелий, натрий. При каком теплоносителе можно достичь более высокого значения коэффициента полезного действия реактора? А) вода; Б) гелий; В) натрий; Г) свинец. Ответ: Г).

10. Выгружаемое из активной зоны отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) является источником a,b,g и нейтронного излучения. Какие из этих типов излучений наиболее опасны при транспортировке ОЯТ? А) a и b; Б) n и g; В) b и g; Г) n и a. Ответ: Б).