Question

（19分）用放射源釙的α射線轟擊鈹時，能發(fā)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）氫和氨（它們可視為處于靜止?fàn)顟B(tài)）。測得照射后沿鈹“輻射”方向高速運動的氨核和氦核的質(zhì)量之比為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，從而通過上述實驗在歷史上首次發(fā)現(xiàn)了中子。假設(shè)鈹“輻射”中的中性粒子與氫或氦發(fā)生彈性正碰，試在不考慮相對論效應(yīng)的條件下計算構(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，1u等于1個¹²C原子質(zhì)量的十二分之一。取氫核和氦核的質(zhì)量分別為1.0u和14u。）

Answer 1

m＝1.2u

設(shè)構(gòu)成鈹“副射”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′。由動量守恒與能量守恒定律得
mv＝mv′＋m_Hv_H′                               ①
mv²＝mv′²＋m_Hv_H′²                  ②
解得
v_H′＝                               ③
同理，對于質(zhì)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(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＝1.2u                                      ⑦