Период полураспада радия составляет 1590 лет. Это означает, что через такой промежуток времени от имеющегося в наличие в настоящий момент некоторого количества радия останется половина. Можно ли заключить, что через 3180 лет на Земле вообще не останется радия?
Подробнее
Допустим, что в настоящее время на Земле имеется всего 1 кг радия - цифра, конечно, более чем скромная, так как в лабораториях и больницах мира хранится гораздо больше. Однако будем оперировать этим числом для определенности и простоты дальнейших расчетов.
Как мы уже знаем из условия предыдущей задачи, период полураспада радия 1590 лет. Значит, столько лет тому назад на Земле было ровно в два раза больше радия, чем сейчас, то есть два килограмма. 3180 лет назад имелось 4 килограмма и так далее. Можно записать следующую таблицу, при составлении которой возраст Земли принят равным $10^{10}$ лет, что согласуется с последними данными геологии и астрономии:
Исходя из приведенных в таблице данных, рассчитаем количество радия на Земле 10 миллиардов лет назад:
$M = 2^{10^{10} : 1590 } кг = 2^{6,28 \cdot 10^{6} } кг$.
Логарифмируя обе части равенства, получим:
$lg M = 6,28 \cdot 10^{6} \cdot lg 2 = 1 890000$.
Отсюда для массы радия, бывшей на Земле в момент ее возникновения, получаем:
$M = 10^{1890000} кг$!
Как это согласовать с гем фактом, что масса всей Земли в настоящий момент составляет «всего лишь» примерно $6 \cdot 10^{24} кг$?!
Подробнее
В начале текущего столетия было обнаружено, что из окружающего нас межзвездного пространства на земную поверхность непрерывно обрушивается поток -космических лучей - быстрых протонов и $\alpha$-частиц. Их энергия достигает колоссальных (конечно, с точки зрения микромира) значений, $10^{19} эв$, тогда как в наиболее совершенных современных ускорителях заряженные частицы разгоняются до энергий порядка $10^{10} эв$. Для ответа на вопросы, откуда приходят к нам космические лучи и каким образом частицы в них ускоряются до столь высоких энергий, знаменитый итальянский физик Энрико Ферми (1901 -1951 гг.) выдвинул следующую гипотезу, считающуюся в настоящее время наиболее вероятной.
Астрофизические наблюдения свидетельствуют о наличии во Вселенной движущихся облаков межзвездного газа и связанных с ними магнитных полей, рожденных движением зарядов в облаках. По гипотезе Ферми встреча космических частиц с блуждающими магнитными полями и приводит к ускорению частиц.
Однако мы знаем, что сила, действующая со стороны магнитного поля на движущийся заряд (так называемая сила Лоренца), направлена перпендикулярно вектору скорости частицы и может изменить, следовательно, лишь направление вектора скорости, но никак не численное его значение.
Как же в таком случае гипотеза Ферми объясняет процесс ускорения?
Подробнее
Открытый в 1932 г. нейтрон неустойчив и со временем распадается на протон и электрон. Уравнение распада можно записать в следующем виде:
$_{0}n^{1} = _{1}p^{1} + _{-1}e^{0}$,
где $n, p$ и $e$ - символические обозначения нейтрона, протона и электрона соответственно. Индексами сверху обозначена масса частиц, а индексами снизу - их заряд (и то, и другое в атомных единицах).
Обнаружены также процессы, при которых протон превращается в нейтрон и позитрон. Уравнение соответствующей «ядерной реакции» имеет вид:
$_{1}p^{1} = _{0}n^{1} + _{+1}e^{0}$.
Таким образом, в результате этих двух реакций нейтрон «возродился» и, кроме того, возникли две новые частицы - электрон и позитрон.
Как это можно согласовать с законом сохранения массы?
Подробнее
После того как дрова в печи прогорят, остается зола, которую в качестве источника энергии использовать уже нельзя.
А вот с атомным горючим дело обстоит иначе. В некоторых атомных реакторах после их работы обнаруживают больше атомного, горючего, чем было заложено вначале. Именно это обстоятельство является дополнительным доводом в пользу быстрейшего запрещения атомной энергии в военных целях, который выдвигают советские представители на переговорах о запрещении ядерного оружия,-это надо сделать как можно быстрее, пока в мире еще сравнительно мало делящихся материалов, пригодных для изготовления атомных и водородных бомб.
Почему возможно размножение атомного горючего?
Подробнее
Напряженность электрического поля к электромагнитной волне частоты $\omega = 2 \cdot 1O^{16} сек^{-1}$, модулированной по амплитуде с частотой $\Omega = 2 \cdot 10^{5} сек^{-1}$, меняется со временем по закону $E = a(1 + \cos \Omega t) \cos \omega t$, где $a$ - постоянная. Определить энергию электронов, выбиваемых этой волной из атомов газообразного водорода с энергией ионизации $W = 13,5 в$.
Подробнее
При прохождении потока нейтронов через пластинку кадмия толщиной в 1 мм количество частиц уменьшается на 15%, а их скорости не изменяется. Какая доля потока нейтронов приходит черев пластинку из кадмия толщиной 10 мм?
Подробнее
Согласно теории Бете углеродный цикл звездных термоядерных реакций состоит из следующих реакций
$p + ^{12}C \rightarrow ^{13}N + Y$,
$^{13}N \rightarrow ^{13}C + e^{+} + \nu$,
$p + ^{13}C \rightarrow ^{14}N \gamma$,
$p + ^{14}N \rightarrow ^{15}O + \gamma$,
$^{15}O \rightarrow ^{15}N + e^{+} + \nu$,
$p + ^{15}N \rightarrow ^{12}C + ^{4}He$.
Найти энергию, выделяющуюся при образовании моля гелия.
Подробнее
На рисунке, взятом из работы Миликена, приведена зависимость задерживающего напряжении от частоты света в опытах по фотоэффекту. Определить из этого графика отношение постоянной Планка $h$ к заряду электрона $e$.
Подробнее
Атом, движущийся со скоростью $v$ ($v \ll c$), испускает фотон под малым углом $\alpha$ к направлению своего движения. Доказать, что если $\omega_{0}$ - частота излучения покоящегося атома, a $\omega$ - частота волны фотона, то для видимого света $\frac{ \omega_{0} - \omega }{ \omega } \approx \frac{v}{c} \cos \alpha$.
Подробнее
При бомбардировке литиевой мишени протонами с энергией не меньше 1,88 МэВ может происходить ядерная реакция
$^{7}Li + p \rightarrow ^{7}Be + n$.
При какой энергии протонов, образующиеся в реакции нейтроны могут лететь назад от литиевой мишени?
Подробнее
Точечный источник альфа-частиц испускает их во все стороны равномерно. На расстоянии 10 см от источника расположили фотопластинку размером $20 \times 20$ см и за 10 секунд экспозиции на ней оказалось 200 следов от попавших частиц. Сколько всего частиц испускает источник за час?
Подробнее
Квант электромагнитного излучения испытывает рассеяние на покоящемся электроне (так называемый Комптон-эффект). При этом рассеянный квант изменяет частоту, а электрон получает импульс отдачи $p$. Определите, под какими углами по отношению к направлению падающего излучения может двигаться электрон с данным импульсом. Считайте, что скорость электрона существенно меньше, чем скорость света.
Подробнее
В камере Вильсона зарегистрировать последствия столкновения $\alpha$-частицы и покоившегося до удара протона. В однородном магнитном поле перпендикулярно вектору его индукции после удара частицы двигались по окружностям с радиусами $R$ и $0,75R$. Каким был радиус $R_{0}$ траектории $\alpha$-частицы до удара?
Подробнее
Для ионизации атома водорода, находящегося в основном состоянии, требуется энергия $E = 13,6 эВ \approx 10 эВ$. Оцените энергию, которая нужна, чтобы полностью ионизировать один атом урана $_{92} U$.
Подробнее