Dùng một prôtôn có động năng 5,45 MeV bắn vào hạt nhân

Bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân

Bài 36.17 trang 110 Sách bài tập Vật Lí 12: Dùng một prôtôn có động năng 5,45 MeV bắn vào hạt nhân đang đứng yên. Phản ứng tạo ra hạt nhân X và hạt α. Hạt α bay ra theo phương vuông góc với phương tới của prôtôn và có động năng 4 MeV. Khi tính động năng của các hạt, lấy khối lượng hạt tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử bằng số khối của chúng. Tính năng lượng toả ra trong phản ứng này theo đơn vị MeV.

Lời giải:

Ta có phản ứng hạt nhân

hạt nhân X là hạt nhân Liti. Theo định luật bảo toàn động lượng

Vì phương của vận tốc hạt α vuông góc với phương vận tốc của hạt proton nên ta có

Có thể viết lại hệ thức trên

Ta có

là động năng của proton

là động năng của hạt α

là động năng hạt Li

Phương trình trên thành ra : 5,45 + 4.4 = 6W_đLi

Ta tính được động năng của hạt nhân Li là W_đLi = 3,575 MeV.

Tổng động năng của các hạt trước phản ứng là 5,45 MeV ; còn tổng động năng của các hạt sau phản ứng là 4 + 3,575 = 7,575 MeV.

Lượng động năng dôi ra này được lấy từ độ hụt khối của các hạt nhân tham gia phản ứng. Như vậy, phản ứng này đã toả ra một năng lượng là :

7,575 - 5,45 = 2,125 MeV