Question

1920年，質(zhì)子已被發(fā)現(xiàn)，英國(guó)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（

94

Be）時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種看不見(jiàn)的、貫穿力極強(qiáng)的不知名射線和另一種粒子．經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，這種不知名射線具有如下的特點(diǎn)：①在任意方向的磁場(chǎng)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(lái)．用它轟擊含有氮核的物質(zhì)，可以把氮核打出來(lái)，并用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認(rèn)為靜止，碰撞過(guò)程中沒(méi)有機(jī)械能的損失．已知?dú)浜说馁|(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(guò)具體分析說(shuō)明該射線是不帶電的，但不是γ射線，而是由中子組成．

Answer 1

（1）根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒得，

94

Be

+

42

He→

126

C

+

10

n
（2）由①可知，該射線在任何方向的磁場(chǎng)中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此該射線不帶電．
由②可知，因?yàn)樵撋渚�速度小于光速，所以它不是γ射線．    
由③可知，由于碰撞中無(wú)機(jī)械能損失，當(dāng)被打出的氫核和氮核的速度為最大值時(shí)，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    

1

2

mv₀²=

1

2

mv₁²+

1

2

M_Hv_H²    
解得v_H=

2m

m+MH

v₀，同理得v_N=

2m

m+MN

v₀
由題意知

vH

vN

=

15

2

，

MN

MH

=

14

1

∴m=M_H    
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．   
答：（1）核反應(yīng)方程為

94

Be

+

42

He→

126

C

+

10

n
（2）推導(dǎo)過(guò)程如上．