Question

1920年，英国物理学家卢瑟福曾预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子．1930年发现，在真空条件下用a 射线轰击铍()时，会产生一种看不见的、贯穿能力极强的不知名射线和另一种新粒子．经过研究发现，这种不知名射线具有如下的特点：①在任意方向的磁场中均不发生偏转；②这种射线的速度不到光速的十分之一；③用它轰击含有静止的氢核的物质，可以把氢核打出来．用它轰击含有静止的氮核的物质，可以把氮核打出来．并且被打出的氢核的最大速度v_H和被打出的氮核的最大速度v_N之比等于15∶2．若该射线中的粒子均具有相同的能量，与氢核和氮核均发生正碰，且碰撞中没有机械能的损失．已知氢核的质量M_H与氮核的质量M_N之比等于1∶14．

(1)写出α射线轰击铍核的核反应方程．

(2)试根据上面所述的各种情况，通过具体计算说明该射线是由中子组成，而不是γ射线．

Answer 1

答案：
解析：

(1)核反应方程是＋ 　　(2)由(1)可知，该射线不带电，是由电中性的粒子流组成的 　　由于γ射线是高速光子流，而该射线速度不到光速的十分之一，因此它不是g 射线 　　设该粒子的质量为m，轰击氢核和氮核时速度为v，打出氢核后粒子速度变为v1，打出氮核后粒子速度变为v2．由于碰撞中没有机械能的损失，且被打出的氢核和氮核的速度均为最大值，表明该粒子与氢核及氮核的碰撞为弹性碰撞 　　根据动量守恒和机械能守恒，在打出氢核的过程中，有 　　mv＝mv1＋MHvH 　　mv2＝mv12＋MHvH2 　　解得vH＝ 　　同理，在打出氮核的过程中，有mv＝mv2＋MNvN 　　mv2＝mv22＋MNvN2 　　解得vN＝ 　　根据vH、vN的表达式及，解得 　　m＝MH 　　即该粒子的质量与氢核(质子)质量相同，因此这种不知名的电中性粒子是中子