Question

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∶1.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.假定鈹“輻射”中的中性粒子與氫核或氮核發生彈性正碰，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，1 u等于一個¹²C原子質量的十二分之一.取氫核和氮核的質量分別為1.0 u和14 u)

Answer 1

1.2 u

解析:

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v_H′.由動量守恒與能量守恒定律得

mv=mv′+m_Hv_H′①

②

解得③

同理，對于質量為m_n的氮核，其碰后速度為

④

由③④式可得

⑤

根據題意可知

v_H′=7.0v_N′⑥

將上式與題給數據代入⑤式得

m=1.2 u.