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。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，從而通過此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，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 u和14 u。)

Answer 1

解：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
mv²＝mv′²＋m_Hv′_H² ②
解得v_H′＝ ③
同理，對于質量為m_N的氮核，其碰后速度為v_N′＝ ④
由③④式可得m＝ 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