Question

1920年，質(zhì)子已被發(fā)現(xiàn)，英國物理學(xué)家盧瑟福曾預(yù)言可能有一種質(zhì)量與質(zhì)子相近的不帶電的中性粒子存在，他把它叫做中子.1930年發(fā)現(xiàn)，在真空條件下用α射線轟擊鈹()時，會產(chǎn)生一種看不見的、貫穿力極強的不知名射線和另一種粒子.經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，這種不知名射線具有如下的特點：①在任意方向的磁場中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；②這種射線的速度小于光速的十分之一；③用它轟擊含有氫核的物質(zhì)，可以把氫核打出來；用它轟擊含有氮核的物質(zhì)，可以把氮核打出來，并且被打出的氫核的最大速度v_H和被打出的氮核的最大速度v_N之比近似等于15∶2.若該射線中的粒子均具有相同的能量，與氫核和氮核碰前氫核和氮核可以為靜止，碰撞過程中沒有機械能的損失.已知氫核的質(zhì)量M_H與氮核的質(zhì)量M_N之比等于1∶14.
(1)寫出α射線轟擊鈹核的核反應(yīng)方程；
(2)試根據(jù)上面所述的各種情況，通過具體分析說明該射線是不帶電的，但不是γ射線，而是由中子組成的.

Answer 1

(1) +→+ (2)略

(1)+→+                                                                                                                                                   (2分)
(2)由①可知，該射線在任何方向的磁場中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此該射線不帶電.  (1分)
由②可知，因為該射線速度小于光速，所以它不是γ射線.                   (1分)
由③可知，由于碰撞中無機械能損失，當(dāng)被打出的氫核和氮核的速度為最大值時，表明它們發(fā)生的是彈性正碰.設(shè)該粒子的質(zhì)量為m，碰撞前速度為v₀，與氫核碰撞后速度為v₁，與氮核碰撞后速度為v₂，則有mv₀=mv₁+M_Hv_H                                                         (2分)
mv₀²=mv₁²+M_Hv_H²                                                                                 (2分)
解得v_H=                                                                                                  (1分)
同理得v_N=                                                                                      (1分)
由題意知
解得m=M_H                                                                                                      (1分)
即該粒子的質(zhì)量與氫核(質(zhì)子)的質(zhì)量相近，因此這種粒子是中子.                            (1分)