能量守恒定律、動量守恒定律、電荷守恒定律等等是自然界普遍遵循的規(guī)律,在微觀粒子的相互作用過程中也同樣適用。
盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子之后,他猜測:原子核內(nèi)可能還存在一種不帶電的粒子。
(1)為尋找這種不帶電的粒子,他的學(xué)生查德威克用α粒子轟擊一系列元素進行實驗。當(dāng)他用α粒子(
He)轟擊鈹原子核(
Be)時發(fā)現(xiàn)了一種未知射線,并經(jīng)過實驗確定這就是中子,從而證實了盧瑟福的猜測。請你完成此核反應(yīng)方程為
He+
Be→
+
n。
(2)為了測定中子的質(zhì)量m
n,查德威克用初速度相同的中子分別與靜止的氫核與靜止的氮核發(fā)生彈性正碰。實驗中他測得碰撞后氮核的速率與氫核的速率關(guān)系是v
N=
v
H.已知氮核質(zhì)量與氫核質(zhì)量的關(guān)系是m
N=14m
H,將中子與氫核、氮核的碰撞視為完全彈性碰撞。請你根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算中子質(zhì)量m
n與氫核質(zhì)量m
H的比值。
(3)以鈾235為裂變?nèi)剂系摹奥凶印焙朔磻?yīng)堆中,裂變時放出的中子有的速度很大,不易被鈾235俘獲,需要使其減速。在討論如何使中子減速的問題時,有人設(shè)計了一種方案:讓快中子與靜止的粒子發(fā)生碰撞,他選擇了三種粒子:鉛核、氫核、電子。以彈性正碰為例,僅從力學(xué)角度分析,哪一種粒子使中子減速效果最好,請說出你的觀點并說明理由。