Question

用放射源鈹?shù)摩辽渚�轟擊鈹時(shí)，能發(fā)射出一種穿透力極強(qiáng)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?fàn)顟B(tài))，測(cè)得照射后“鈹輻射”方向高速運(yùn)動(dòng)的氫核和氮核的速度之比為7.0.查德威克假設(shè)“鈹輻射”是由一種質(zhì)量不為零的中性粒子構(gòu)成的，從而通過上述實(shí)驗(yàn)在歷史上首次發(fā)現(xiàn)了中子.假定“鈹輻射”中的中性粒子與氫或氮發(fā)生彈性正碰，試在不考慮相對(duì)論效應(yīng)的條件下計(jì)算構(gòu)成“鈹輻射”的中性粒子的質(zhì)量.(質(zhì)量用原子質(zhì)量單位u表示，1 u等于一個(gè)¹²C原子質(zhì)量的十二分之一.取氫核和氮核的質(zhì)量分別為1.0 u和14 u)

Answer 1

1.2 u

設(shè)構(gòu)成“鈹輻射”的中性粒子的質(zhì)量和速度分別為m和v,氫核的質(zhì)量為m_H.構(gòu)成“鈹輻射”的中性粒子與氫核發(fā)生彈性正碰，碰后兩粒子的速度分別為v′和v_H′.由動(dòng)量守恒與能量守恒定律得mv=mv′+m_Hv_H′①
②
解得③
同理，對(duì)于質(zhì)量為m_N的氮核，其碰后速度為
④
由③④式可得
⑤
根據(jù)題意可知
v_H′=7.0v_N′⑥
將上式與題給數(shù)據(jù)代入⑤式得m="1.2" u.