Один из методов определения возраста Земли основан на радиоактивном распаде урана. Уран (атомная масса 238) распадается самопроизвольно с последовательным выделением восьми альфа-частиц, а конечным продуктом распада является свинец с атомной массой 206 и газ гелий. На рисунке представлена цепочка превращений урана-238 в свинец-206.

Каждая освободившаяся при распаде альфа-частица проходит определенное расстояние, которое зависит от ее энергии. Чем больше энергия альфа-частицы, тем большее расстояние она проходит. Поэтому вокруг урана, содержащегося в породе, образуется восемь концентрических колец. Такие кольца (плеохроические гало) были найдены во многих горных породах всех геологических эпох. Были сделаны точные измерения, показавшие, что для разных вкраплений урана кольца всегда отстоят на одинаковых расстояниях от находящегося в центре урана.

Когда первичная урановая руда затвердевала, в ней, вероятно, не было свинца. Весь свинец с атомной массой 206 был накоплен за время, прошедшее с момента образования этой горной породы. Раз так, то измерение количества свинца-206 по отношению к количеству урана-238 – вот всё, что нужно знать, чтобы определить возраст образца, если период полураспада известен. Для урана-238 период полураспада составляет приблизительно 4,5 млрд лет. В течение этого времени половина первоначального количества урана распадается на свинец и гелий.

Таким же образом можно измерить возраст других небесных тел, например, метеоритов. По данным таких измерений возраст верхней части мантии Земли и большинства метеоритов составляет 4,5 млрд лет.

Период полураспада – это

1) интервал времени, прошедший с момента образования горной породы до проведения измерения числа ядер радиоактивного урана

2) интервал времени, в течение которого распадается половина от первоначального количества радиоактивного элемента

3) параметр, равный 4,5 млрд лет

4) параметр, определяющий возраст ЗемлиКонец формы

Начало формы

Для определения возраста образца горной породы , содержащей уран-238, достаточно определить

1) количество урана-238

2) количество свинца-206

3) отношение количества урана-238 к количеству свинца-206

4) отношение периода полураспада урана-238 к периоду полураспада свинца-206Конец формы

Начало формы

Из перечисленных ниже частиц при образовании плеохроического гало (см. рисунок в тексте) максимальное расстояние проходят частицы, образующиеся при

1) α-распаде ядра урана-238

2) α-распаде ядра полония-214

3) β-распаде ядра протактиния-234

4) β-распаде ядра свинца-210

Коллайдер

Для получения заряженных частиц высоких энергий используются ускорители заряженных частиц. В основе работы ускорителя лежит взаимодействие заряженных частиц с электрическим и магнитным полями. Ускорение производится с помощью электрического поля, способного изменять энергию частиц, обладающих электрическим зарядом. Постоянное магнитное поле изменяет направление движения заряженных частиц, не меняя величины их скорости, поэтому в ускорителях оно применяется для управления движением частиц (формой траектории).

По назначению ускорители классифицируются на коллайдеры, источники нейтронов, источники синхротронного излучения, установки для терапии рака, промышленные ускорители и др. Коллайдер – ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для изучения продуктов их соударений. Благодаря коллайдерам учёным удаётся сообщить частицам высокую кинетическую энергию, а после их столкновений –наблюдать образование других частиц.

Самым крупным кольцевым ускорителем в мире является Большой адронный коллайдер (БАК), построенный в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований, на границе Швейцарии и Франции. В создании БАК принимали участие ученые всего мира, в том числе и из России. Большим коллайдер назван из-за своих размеров: длина основного кольца ускорителя составляет почти 27 км; адронным –из-за того, что он ускоряет адроны (к адронам относятся, например, протоны). Коллайдер размещён в тоннеле на глубине от 50 до 175 метров. Два пучка частиц могут двигаться в противоположном направлении на огромной скорости (коллайдер разгонит протоны до скорости 0,999999998 от скорости света). Однако в ряде мест их маршруты пересекутся, что позволит им сталкиваться, создавая при каждом соударении тысячи новых частиц. Последствия столкновения частиц и станут главным предметом изучения. Ученые надеются, что БАК позволит узнать, как происходило зарождение Вселенной.

Какое(-ие) из утверждений является(-ются) правильным(-и)?

А. По виду Большой адронный коллайдер относится к кольцевым ускорителям.

Б. В Большом адронном коллайдере протоны разгоняются до скоростей, больших скорости света.

1) только А 2) только Б

3) и А, и Б 4) ни А, ни Б

Конец формы

Начало формы

В ускорителе заряженных частиц

1) электрическое поле ускоряет заряженные частицы

2) электрическое поле изменяет направление движения заряженной частицы

3) постоянное магнитное поле ускоряет заряженные частицы

4) и электрическое, и магнитное поле изменяет направление движения заряженной частицы

Конец формы

Начало формы

Адро́ны – класс элементарных частиц, подверженных сильному взаимодействию. К адронам относятся:

1) протоны и электроны

2) нейтроны и электроны

3) нейтроны и протоны

4) протоны, нейтроны и электроны

Текстовые задания ГИА Квантовые явления (стр.16 – 17)

· Задание №f0f523

В результате β-распада из атомного ядра вылетел электрон. Как в результате изменились следующие физические величины: суммарное число протонов и нейтронов в ядре, число нейтронов в ядре, зарядовое число ядра?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличилось;

2) уменьшилось;

3) не изменилось.

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

А) суммарное число протонов и нейтронов в ядре

Б) число нейтронов в ядре

В) зарядовое число ядра

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ

1) увеличилось

2) уменьшилось

3) не изменилось

· Определение возраста Земли

Один из методов определения возраста Земли основан на радиоактивном распаде урана. Уран (атомная масса 238) распадается самопроизвольно с последовательным выделением восьми альфа-частиц, а конечным продуктом распада является свинец с атомной массой 206 и газ гелий. На рисунке представлена цепочка превращений урана-238 в свинец-206.

Каждая освободившаяся при распаде альфа-частица проходит определенное расстояние, которое зависит от ее энергии. Чем больше энергия альфа-частицы, тем большее расстояние она проходит. Поэтому вокруг урана, содержащегося в породе, образуется восемь концентрических колец. Такие кольца (плеохроические гало) были найдены во многих горных породах всех геологических эпох. Были сделаны точные измерения, показавшие, что для разных вкраплений урана кольца всегда отстоят на одинаковых расстояниях от находящегося в центре урана.

Когда первичная урановая руда затвердевала, в ней, вероятно, не было свинца. Весь свинец с атомной массой 206 был накоплен за время, прошедшее с момента образования этой горной породы. Раз так, то измерение количества свинца-206 по отношению к количеству урана-238 – вот всё, что нужно знать, чтобы определить возраст образца, если период полураспада известен. Для урана-238 период полураспада составляет приблизительно 4,5 млрд лет. В течение этого времени половина первоначального количества урана распадается на свинец и гелий.

Таким же образом можно измерить возраст других небесных тел, например, метеоритов. По данным таких измерений возраст верхней части мантии Земли и большинства метеоритов составляет 4,5 млрд лет.

o Задание №17F949

Из перечисленных ниже частиц при образовании плеохроического гало (см. рисунок в тексте) максимальное расстояние проходят частицы, образующиеся при

§ 1) α-распаде ядра урана-238

§ 2) α-распаде ядра полония-214

§ 3) β-распаде ядра протактиния-234

§ 4) β-распаде ядра свинца-210

o Задание №A24684

Период полураспада – это

§ 1) интервал времени, прошедший с момента образования горной породы до проведения измерения числа ядер радиоактивного урана

§ 2) интервал времени, в течение которого распадается половина от первоначального количества радиоактивного элемента

§ 3) параметр, равный 4,5 млрд лет

§ 4) параметр, определяющий возраст Земли

o Задание №F63AD7

Для определения возраста образца горной породы, содержащей уран-238, достаточно определить

§ 1) количество урана-238

§ 2) количество свинца-206

§ 3) отношение количества урана-238 к количеству свинца-206

§ 4) отношение периода полураспада урана-238 к периоду полураспада свинца-206

· Опыты Томсона и открытие электрона

На исходе 19-го века было проведено много опытов по изучению электрического разряда в разреженных газах. Разряд возбуждался между катодом и анодом , запаянными внутри стеклянной трубки, из которой был откачан воздух. То, что проходило от катода, было названо катодными лучами.

Вакуум" href="/text/category/vakuum/" rel="bookmark">вакуумную электронно-лучевую трубку (см. рисунок). Накаливаемый катод К являлся источником катодных лучей, которые ускорялись электрическим полем, существующим между анодом А и катодом К. В центре анода имелось отверстие. Катодные лучи, прошедшие через это отверстие, попадали в точку G на стенке трубки S напротив отверстия в аноде. Если стенка S покрыта флуоресцирующим веществом, то попадание лучей в точку G проявляется как светящееся пятнышко. На пути от A к G лучи проходили между пластинами конденсатора CD, к которым могло быть приложено напряжение от батареи.

Если включить эту батарею, то лучи отклоняются электрическим полем конденсатора и на экране S возникает пятнышко в положении G 1. Томсон предположил, что катодные лучи ведут себя как отрицательно заряженные частицы. Создавая в области между пластинами конденсатора ещё и однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскости рисунка (оно изображено точками), можно вызвать отклонение пятнышка в том же или обратном направлении.

Опыты показали, что заряд частицы равен по модулю заряду иона водорода (1,6⋅10−19 Кл), а её масса оказывается почти в 1840 раз меньше массы иона водорода. В дальнейшем она получила название электрона. День 30 апреля 1897 г., когда Джозеф Джон Томсон доложил о своих исследованиях, считается «днём рождения» электрона.

o Задание №2E1920

Катодные лучи (см. рисунок) попадут в точку G при условии, что между пластинами конденсатора CD

§ 1) действует только электрическое поле

§ 2) действует только магнитное поле

§ 3) действие сил со стороны электрического и магнитного полей скомпенсировано

§ 4) действие сил со стороны магнитного поля пренебрежимо мало

o Задание №7E19C3

Что представляют собой катодные лучи?

§ 1) рентгеновские лучи

§ 2) гамма-лучи

§ 3) поток электронов

§ 4) поток ионов

o Задание №AA6251

Какие утверждения справедливы?

А. Катодные лучи взаимодействуют с электрическим полем.

Б. Катодные лучи взаимодействуют с магнитным полем.

§ 1) только А

§ 2) только Б

§ 3) и А, и Б

§ 4) ни А, ни Б

· Коллайдер

Для получения заряженных частиц высоких энергий используются ускорители заряженных частиц. В основе работы ускорителя лежит взаимодействие заряженных частиц с электрическим и магнитным полями. Ускорение производится с помощью электрического поля, способного изменять энергию частиц, обладающих электрическим зарядом. Постоянное магнитное поле изменяет направление движения заряженных частиц, не меняя величины их скорости, поэтому в ускорителях оно применяется для управления движением частиц (формой траектории).

По назначению ускорители классифицируются на коллайдеры , источники нейтронов, источники синхротронного излучения, установки для терапии рака, промышленные ускорители и др. Коллайдер – ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для изучения продуктов их соударений. Благодаря коллайдерам учёным удаётся сообщить частицам высокую кинетическую энергию, а после их столкновений – наблюдать образование других частиц.

Самым крупным кольцевым ускорителем в мире является Большой адронный коллайдер (БАК), построенный в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований, на границе Швейцарии и Франции. В создании БАК принимали участие ученые всего мира, в том числе и из России. Большим коллайдер назван из-за своих размеров: длина основного кольца ускорителя составляет почти 27 км; адронным – из-за того, что он ускоряет адроны (к адронам относятся, например, протоны). Коллайдер размещён в тоннеле на глубине от 50 до 175 метров. Два пучка частиц могут двигаться в противоположном направлении на огромной скорости (коллайдер разгонит протоны до скорости 0,999999998 от скорости света). Однако в ряде мест их маршруты пересекутся, что позволит им сталкиваться, создавая при каждом соударении тысячи новых частиц. Последствия столкновения частиц и станут главным предметом изучения. Ученые надеются, что БАК позволит узнать, как происходило зарождение Вселенной.

Задание № 000

Адро́ны – класс элементарных частиц, подверженных сильному взаимодействию. К адронам относятся:

o 1) протоны и электроны

o 2) нейтроны и электроны

o 3) нейтроны и протоны

o 4) протоны, нейтроны и электроны

· Радиоактивные изотопы в археологии

Для определения возраста древних предметов органического происхождения (предметов из древесины, древесного угля , тканей и т. д.) широко применяется метод радиоактивного углерода.

Т

Радиоактивный углерод образуется в атмосфере Земли в небольшом количестве из азота N714 под действием космического излучения.

o Задание №1F7323

Радиоактивный распад углерода С614 сопровождается излучением

§ 1) электронов

§ 2) протонов

§ 3) нейтронов

§ 4) ядер гелия

o Задание №7A7487

Масса радиоактивного изотопа углерода С614 в старом куске дерева в расчёте на 1 г составляет 0,25 массы этого изотопа в живых растениях. Возраст дерева равен примерно

§ 1) 1425 лет

§ 2) 2850 лет

§ 3) 11400 лет

§ 4) 22800 лет

· Радиоактивные изотопы в археологии

Для определения возраста древних предметов органического происхождения (предметов из древесины, древесного угля, тканей и т. д.) широко применяется метод радиоактивного углерода.

Углерод С614 обладает естественной β-радиоактивностью и имеет период полураспада Т = 5700 лет. Период полураспада – это время, в течение которого распадается половина наличного числа радиоактивных атомов, и, таким образом, активность убывает в 2 раза.

Радиоактивный углерод образуется в атмосфере Земли в небольшом количестве из азота N714 под действием космического излучения.

Химические свойства радиоактивного углерода не отличаются от свойств обычного углерода С612. Соединяясь с кислородом, углерод образует углекислый газ, поглощаемый растениями, а через них и животными. В результате один грамм углерода из образцов молодого леса испускает около 15 β-частиц в секунду. Зная исходное содержание изотопа в организме и измерив его текущее содержание в биологическом материале, можно определить, сколько углерода-14 распалось, и, таким образом, установить время, прошедшее с момента гибели организма. Так определяют возраст египетских мумий, остатков доисторических костров и т. д.

Предельный возраст образца, который может быть определён радиоуглеродным методом – около 60 000 лет, т. е. около 10 периодов полураспада углерода-14 (за это время активность процесса снижается в 1024 раза). Погрешность метода, согласно современным представлениям, находится в пределах от 70 до 300 лет.

Задание № 000AC0

В результате β-распада ядро углерода С614 превращается в ядро

> > > Сколько колец у Урана?

Кольца Урана – седьмой планеты Солнечной системы. Изучите систему колец с фото, расстояние к Урану, историю обнаружения, роль Гершеля, исследование Вояджера-2.

В целом, планета Уран располагает системой из 13-ти колец. Впервые их заметили Джеймс Эллиот, Дуглас Минк и Эдвард Данхем в 1977 году. Но Уильям Гершель еще 200 лет назад заявил, что видел их, но телескоп тогда еще не обладал необходимой мощностью для детального анализа. Дополнительные нашли в 1986 году при полете Вояджера-2. Последние два внешних отыскали в 2003-2005-х гг. при помощи телескопа Хаббл.

Кольца планеты Уран отличаются непрозрачностью, потому что наделены низким показателем альбедо. Полагают, что они сформировались из водяного льда и органических молекул. Крайне узкие и простираются лишь на несколько километров.

Делятся на три группы: узкие главные, пылевые и внешние. Есть мнение, что кольца могут удерживать от отдаления небольшие спутники. Если бы не они, то луны просто сбежали бы в пространство. Также должны быть процессы, которые все время пополняют материал. Не забывайте сколько колец у Урана. На верхнем фото можно посмотреть на их движение вместе со спутниками ледяного гиганта.

В Солнечную систему входят четыре планеты земного типа, пояс астероидов, как граница, и четыре газовых гиганта. Планета Уран вторая после Сатурна, у которой обнаружены кольца. Первые фотоснимки колец Урана были сделаны в 1977 году. Спустя несколько лет космический аппарат «Вояджер - 2» обследуя окрестности Урана, подтвердил наличие колец, открыл и сфотографировал ещё несколько кольцевидных образований. Теперь точно известно, что Уран обладает тринадцатью кольцами.

Обнаружение колец Урана оказалось неожиданной случайностью. Открытие их произошло в 1977 году во время обыкновенного изучения затмения одной звезды под действием планеты Уран, потом космический аппарат "Вояджер-2" уже точно зафиксировал наличие системы колец, опоясывающих планету. То, что эти кольца так долго никто не мог увидеть и даже догадаться об их существовании объясняется их крайне слабой отражающей способностью. Расположены кольца на расстоянии 40 - 50 тыс. км от поверхности Урана. Их несколько, по названиям - 4, 5, 6, Альфа, Бета, Гамма, Эта, Дельта и самое широкое кольцо Эпсилон, которое располагается по центру системы колец. В состав колец входят настолько мелкие частицы пыли, размером несколько сантиметров. Их появление скорее всего произошло в очень далеком прошлом, более 100 миллионов лет назад, от столкновения и распада некого крупного спутника.

Планета Уран имеет более двадцати спутников. Первые два самых крупных спутника открыл в 1787 году первооткрыватель планеты Уран Уильям Гершель, в 1851 году еще два открыл астроном Уильям Лассел, а космический аппарат "Вояджер-2" в 1977 году обнаружил еще 13 спутников планеты. Всего на настоящее время точно известно о 27 подтвержденных спутниках Урана. Самые крупные из них:

• Оберон - наиболее отдалённый от планеты спутник. Его диаметр приблизительно 1530 км. Он состоит примерно наполовину из горных пород, поэтому у спутника характерный серый цвет, а остальное на поверхности это обычный лёд с примесями метана и аммиака. Поверхность спутника покрыта кратерами диаметром до 100 км. Самый крупный имеет диаметр более 200 км.


• Титания - с диаметром около 1600 км является самым крупным спутником. Он, как и Оберон, состоит из водяного льда и горных пород. На Титании кратеров гораздо меньше, но много глубоких щелевидных каньонов и долин. Их сетка очень напоминает марсианские «каналы». Кстати, некотоые следы кратеров по которым ученые определили, что они появились от сравнительно недавних по времени ударов.


• Умбриэль - самый тёмный из всех спутников. Его поверхность испещрена кратерами. Некоторые имеют очень светлое дно, что позволяет сделать вывод о ледяном ядре, закрытом слоем тёмных пород. При этом на поверхности спутника отсутствуют следы геологической активности.


• Ариэль - самый светлый из всех спутников. Вся поверхность спутника покрыта мельчайшими кристалликами льда и прекрасно отражает свет. Ариэль покрыт глубокими каньонами похожими на русла огромных рек. Глубина отдельных ущелий достигает 10 км Возможно, за счет сильных отражающих качеств можно предположить, что это самый молодой спутник, при том, что на нем присутствуют явные следы геологической активности. .

Кольца Урана

© Владимир Каланов,
сайт "Знания-сила".

Вокруг Урана существует система колец, которые обращаются в экваториальной плоскости планеты. Первые пять колец были открыты в 1977 году во время наблюдения затме́нности одной слабой звезды (SAO 158687) диском Урана. Происходило это так. Незадолго до покрытия звезды наблюдатели заметили, что звезда пять раз исчезала из поля зрения на несколько секунд. Когда звезда появилась после прохождения диска Урана, то же самое повторилось вновь. Опытным исследователям сразу стало ясно: звезда закрывалась пятью тёмными кольцами планеты. Поздне́е были открыты ещё несколько колец. К настоящему времени известно 13 колец.

Назва-ние колец Урана	Рассто-яние от центра Урана, км	Ши-рина, км	Тол-щи-на, км	Эксцен-три-ситет	На-клон к эква-тору Урана, ×0,001 гра-дуса
1986U2R/ζ (дзета) (ζ)	38 000	2,5	0,1	0	0
6	41 840	1 - 3	0,1	0,0010	63
5	42 230	2 - 3	0,1	0,0019	52
4	42 580	2 - 3	0,1	0,0010	32
альфа (α)	44 720	7 - 12	0,1	0,0008	14
бета (β)	45 670	7 - 12	0,1	0,0004	5
эта (η)	47 190	0 - 2	0,1	0	2
гамма (γ)	47 630	1 - 4	0,1	0,0001	11
дельта (δ)	48 290	3 - 9	0,1	0	4
1986U1R/λ (лямбда) (λ)	50 020	1 - 2	0,1	0	0
эпсилон (ε)	51 140	20 -100	0,5 - 2,1	0,0079	1
R/2003 U2 (ню) (ν)	66 100	?	?	?	?
R/2003 U1 (мю) (μ)	97 130	?	?	?	?

Ко́льца Урана очень тёмные, потому что состоят из пыли и мелких каменных осколков. Толщина колец очень небольшая, предположительно не превышает одного километра. Самое широкое кольцо Урана называется Э́псилон. Это кольцо центральное, его ширина достигает 100 км. Почти все кольца расположены на расстоянии от 40000 до 50000 км от планеты. Лишь открытые недавно в 2005 году с помощью космического телескопа «Хаббл» кольца R/2003 U1 и R/2003 U2 удалены на расстояние примерно в два раза большее, чем остальные - и поэтому их часто называют «внешней системой колец Урана». Интересно, что цвет последних колец оказался не серым, как у других, а они имели красноватый оттенок (у расположенного ближе к Урану) и синий (у самого внешнего). В связи́ с этим, предполагается, что внешнее кольцо состоит из мельчайших частиц водяного льда. Внешние кольца очень тусклые, обнаружить их чрезвычайно трудно. Отличаются они от остальных также и своей шириной.

Считается, что возраст колец у Урана не должен превышать 600 миллионов лет, что в геологическом и космологическом смысле указывает на их относительную молодость. Вероятнее всего система колец возникла в результате столкновений и разрушений спутников, обращавшихся по орбите вокруг планеты либо захваченных её гравитацией из окружающего пространства. Теперь признано, что наличие колец является характерной чертой всех газообразных планет.