Question

在β衰變中常伴有一種稱為“中微子”的粒子放出．中微子的性質十分特別，因此在實驗中很難探測．1953年，萊尼斯和柯文建造了一個由大水槽和探測器組成的實驗系統(tǒng)，利用中微子與水中

11

H的核反應，間接地證實了中微子的存在．
（1）中微子與水中的

11

H發(fā)生核反應，產(chǎn)生中子（

10

n）和正電子（

0+1

e），即
中微子+

11

H→

10

n+

0+1

e可以判定，中微子的質量數(shù)和電荷數(shù)分別是______．（填寫選項前的字母）
A、0和0             B、0和1        C、1和 0       D、1和1
（2）上述核反應產(chǎn)生的正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體后，可以轉變?yōu)閮蓚�光子（γ），即

0+1

e

0-1

e+→2γ
已知正電子和電子的質量都為9.1×10-31㎏，反應中產(chǎn)生的每個光子的能量約為______ J．正電子與電子相遇不可能只轉變?yōu)橐粋�光子，原因是______．
（3）試通過分析比較，具有相同動能的中子和電子的物質波波長的大�。�
解析：（1）發(fā)生核反應前后，粒子的質量數(shù)和核電荷數(shù)均不變，據(jù)此可知中微子的質量數(shù)和電荷數(shù)分都是0，A項正確．
（2）產(chǎn)生的能量是由于質量虧損．兩個電子轉變?yōu)閮蓚�光子之后，質量變?yōu)榱悖�由E=△mc²，故一個光子的能量為

E

2

，帶入數(shù)據(jù)得

E

2

=8.2×10^-14J．
正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體，故系統(tǒng)總動量為零，故如果只產(chǎn)生一個光子是不可能的，因為此過程遵循動量守恒．
（3）物質波的波長為λ=

h

p

，要比較波長需要將中子和電子的動量用動能表示出來即p=

2mEk

，因為m_n＜m_c，所以p_n＜p_c，故λ_n＜λ_c．

Answer 1

（1）根據(jù)質量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒，知中微子的質量數(shù)和電荷數(shù)為0和0．故A正確，B、C、D錯誤．
故選A．
（2）產(chǎn)生的能量是由于質量虧損．兩個電子轉變?yōu)閮蓚�光子之后，質量變?yōu)榱悖�由E=△mc²，故一個光子的能量為

E

2

，帶入數(shù)據(jù)得

E

2

=8.2×10^-14J．
正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體，故系統(tǒng)總動量為零，故如果只產(chǎn)生一個光子是不可能的，因為此過程遵循動量守恒．
（3E_K=

1

2

mv²，P=mv，聯(lián)立兩式得，粒子的動量P=

2mEk

．
物質波的波長λ=

h

p

=

h

2mEk

，由于中子和電子的動能相等，中子的質量大于電子的質量，所以中子的波長小于電子的波長．
故答案為：（1）A．（2）8.2×10^-14，遵循動量守恒 （3）中子的波長小于電子的波長．