Лабораторная работа по физике "Изучение деления ядра атома урана по фотографии треков"

Лабораторная работа № 7

Тема: Изучение деления ядра атома урана по фотографии треков.

Цель работы – сравнить параметры и свойства двух ядер, образовавшихся при делении ядра атома урана, изучая их треки по фотографии.

Оборудование: ученическая линейка, периодическая таблица химических элементов Д. И. Менделеева,

фотография треков заряженных частиц, образовавшихся при делении ядра атома урана.

Теоретическая часть

Рассмотрим фотографию треков, полученную с помощью метода фотоэмульсий, разработанного Мысовским и Ждановым в 1939 году. Он основан на использовании почернения фотографического слоя под действием проходящих через фотоэмульсию быстрых заряженных частиц. Такая частица вызывает распад молекул бромистого серебра на ионы серебра и брома и почернение фотоэмульсий вдоль траектории движения, образуя скрытое изображение.

На проявленной фотографии видны треки двух осколков, образовавшихся при делении ядра атома урана, захватившего нейтрон. Ядро урана находилось в точке g, указанной стрелочкой. Ядро урана и нейтроны на фотографии не видны.

По трекам видно, что осколки ядра урана разлетелись в противоположных направлениях (излом левого трека объясняется столкновением осколка с ядром одного из атомов фотоэмульсии, в которой он двигался).

Основные законы сохранения, которые действуют в микромире:

Закон сохранения импульса. Векторная сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, не меняется с течением времени при любых движениях и взаимодействиях этих тел.

Закон сохранения электрического заряда. В ядерных реакциях суммарный электрический заряд во входном канале равен суммарному электрическому заряду в выходном канале.

Закон сохранения числа нуклонов (массы). В ядерных реакциях сумма массовых чисел до реакции равна сумме массовых чисел после реакции.

Применяя законы сохранения, по длине и толщине трека судят об энергии и массе частицы.

При выполнении данной работы необходимо помнить, что:

– длина трека тем больше, чем больше энергия частицы (и чем меньше плотность среды);

– толщина трека тем больше, чем больше заряд частицы и чем меньше её скорость.

Практическая часть работы

Задание №1. Рассмотрите фотографию. В точке g находилось ядро урана, которое разлетелось на два осколка (влево и вправо). Излом левого трека объясняется столкновением осколка с ядром атома фотоэмульсии, в которой он двигался.

Превращения ядер урана могут происходить несколькими путями:

1)

2)

3)

Применяя законы сохранения электрического заряда и массы, запишите полностью ядерные реакции. Какие из них могут соответствовать представленной фотографии?

Задание № 2. Используя значения для масс частиц (см. табл.) определите энергетический выход выбранных реакций деления урана.

235,04394 а.е.м.	139,9184 а.е.м.	239,0512 а.е.м.	97,0 а.е.м.
238,05081 а.е.м.	93,91547 а.е.м.	137,34 а.е.м.	1, 00866 а.е.м.

Задание № 3. Используя указанный на фотографии масштаб (10µ = 10 мм), оцените, каковы длины треков левого и правого осколков.  Проанализируйте,

- какой из них обладает большей энергией;

- какому ядру может принадлежать левый трек, а какому- правый? Обоснуйте ответ.

Задание № 4. Сравните на фотографии толщину треков ядер-осколков. Что можно сказать о зарядах и скоростях этих осколков?

Задание № 5.Применяя закон сохранения импульсов, постройте чертеж (с указанием направления оси Х) и ответьте на вопросы:

А) можно утверждать, что образовавшиеся осколки сразу после рождения двигались в противоположные стороны, если в момент, предшествующий распаду, атом урана покоился?

Б) Можно ли считать столкновение осколка с ядром атома фотоэмульсии упругим ударом? Объясните.