Question

一種看不見的未知粒子跟靜止的氫原子核正碰，測出碰撞后氫原子的速度是3.3×10⁷ m/s，該未知粒子跟靜止氮原子核正碰時，測出碰撞后氮原子核的速度是4.4×10⁶ m/s．已知氫原子核的質量是m_H，氮原子核的質量是14m_H，上述碰撞都是彈性碰撞，求未知粒子的質量．這實際上是歷史上查德威克測量中子質量從而發現中子實驗，請你根據以上查德威克的實驗數據計算，中子的質量與氫核的質量m_H有什么關系？

Answer 1

答案：
解析：

解析：未知粒子與氫核和氮核均發生彈性碰撞，所以可據動量守恒和機械能守恒分別列方程求出碰后被碰核的速度，即可由已知條件找出未知粒子的質量． 　　設未知粒子質量為ｍ，初速度為v0，與氫核碰后二者速度分別為v1和，與氮核碰后二者速度分別為v2和，據動量守恒定律得： 　　碰氫核：mv0＝mv1＋mH 　　碰氮核：mv0＝mv2＋14mH， 　　根據碰撞過程中機械能守恒， 　　對氫核：mv02＝mv12＋mH2 　　對氮核：mv02＝mv22＋×14mH2 　　解以上四式得：＝v0，＝v0 　　所以＝，代入數據解得ｍ＝mH，即未知粒子的質量等于氫核的質量．