Question

24.用放射源釙的α射線轟擊鈹時，能發射出一種穿透力極強的中性射線，這就是所謂鈹“輻射”。1932年，查德威克用鈹“輻射”分別照射（轟擊）氫和氮（它們可視為處于靜止狀態），測得照射后沿鈹“輻射”方向高速運動的氫核和氮核的速度之比為7.0。查德威克假設鈹“輻射”是由一種質量不為零的中性粒子構成的，從而通過上述實驗在歷史上首次發現了中子。假設鈹“輻射”中的中性粒子與氫或氮發生彈性正碰，試在不考慮相對論效應的條件下計算構成鈹“輻射”的中性粒子的質量。（質量用原子質量單位u表示，1u等于1個¹²C原子質量的十二分之一。取氫核和氮核的質量分別為1.0u和14u。）

Answer 1

設構成鈹“輻射”的中性粒子的質量和速度分別為m和v，氫核的質量為m_H。構成鈹“輻射”的中性粒子與氫核發生彈性正碰，碰后兩粒子的速度分別為v′和。由動量守恒與能量守恒定律得
mv＝mv′+m_H                               ①
mv²＝mv′²+m_H²                   ②
解得
＝                                ③
同理，對于質量為m_N的氮核，其碰后速度為
v＝                                ④
由③④式可得
m＝                            ⑤
根據題意可知
＝7.0v                                    ⑥
將上式與題給數據代入⑤式得
m＝1.2u                                       ⑦