Question

1920年，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福曾預(yù)言：可能有一種質(zhì)量與質(zhì)子相近的不帶電的中性粒子存在，他把它叫做中子．1930年發(fā)現(xiàn)，在真空條件下用a 射線(xiàn)轟擊鈹()時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種看不見(jiàn)的、貫穿能力極強(qiáng)的不知名射線(xiàn)和另一種新粒子．經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，這種不知名射線(xiàn)具有如下的特點(diǎn)：①在任意方向的磁場(chǎng)中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；②這種射線(xiàn)的速度不到光速的十分之一；③用它轟擊含有靜止的氫核的物質(zhì)，可以把氫核打出來(lái)．用它轟擊含有靜止的氮核的物質(zhì)，可以把氮核打出來(lái)．并且被打出的氫核的最大速度v_H和被打出的氮核的最大速度v_N之比等于15∶2．若該射線(xiàn)中的粒子均具有相同的能量，與氫核和氮核均發(fā)生正碰，且碰撞中沒(méi)有機(jī)械能的損失．已知?dú)浜说馁|(zhì)量M_H與氮核的質(zhì)量M_N之比等于1∶14．

(1)寫(xiě)出α射線(xiàn)轟擊鈹核的核反應(yīng)方程．

(2)試根據(jù)上面所述的各種情況，通過(guò)具體計(jì)算說(shuō)明該射線(xiàn)是由中子組成，而不是γ射線(xiàn)．

Answer 1

答案：
解析：

(1)核反應(yīng)方程是＋ 　　(2)由(1)可知，該射線(xiàn)不帶電，是由電中性的粒子流組成的 　　由于γ射線(xiàn)是高速光子流，而該射線(xiàn)速度不到光速的十分之一，因此它不是g 射線(xiàn) 　　設(shè)該粒子的質(zhì)量為m，轟擊氫核和氮核時(shí)速度為v，打出氫核后粒子速度變?yōu)?I>v1，打出氮核后粒子速度變?yōu)?I>v2．由于碰撞中沒(méi)有機(jī)械能的損失，且被打出的氫核和氮核的速度均為最大值，表明該粒子與氫核及氮核的碰撞為彈性碰撞 　　根據(jù)動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒，在打出氫核的過(guò)程中，有 　　mv＝mv1＋MHvH 　　mv2＝mv12＋MHvH2 　　解得vH＝ 　　同理，在打出氮核的過(guò)程中，有mv＝mv2＋MNvN 　　mv2＝mv22＋MNvN2 　　解得vN＝ 　　根據(jù)vH、vN的表達(dá)式及，解得 　　m＝MH 　　即該粒子的質(zhì)量與氫核(質(zhì)子)質(zhì)量相同，因此這種不知名的電中性粒子是中子