1929年，英国物理学家查德威克，用质子轰击铍原子核，产生一种未知的粒子，他用这种粒子与静止的氢原子核正碰，测出碰撞后氢原子核的速度是3.3×107m/s，该未知粒子与静止的氮原子核正

Question

1929年，英国物理学家查德威克，用质子轰击铍原子核，产生一种未知的粒子，他用这种粒子与静止的氢原子核正碰，测出碰撞后氢原子核的速度是3.3×10⁷m/s，该未知粒子与静止的氮原子核正碰，测出碰撞后氮原子核的速度是4.7×10⁶m/s．已知氢原子核的质量为m，氮原子核的质量为14m，上述碰撞都是弹性碰撞，求未知粒子的质量．（这实际上是查德威克发现中子和测量中子质量的实验）

Answer 1

设未知粒子质量为m₀，速度为v₀，与氢核发生弹性碰撞，
由动量守恒知：m₀ v₀=m₀v₁+m v_H
由机械能守恒知：(1)/(2)m₀ v₀²=(1)/(2)m₀v₁²+(1)/(2)mv_H²
解得 v_H=(2m0v0)/(m0+m)
设未知粒子质量为m₀，速度为v₀，与氮核发生弹性碰撞
由动量守恒知：m₀ v₀=m₀v₁+14mv_N
由机械能守恒知：(1)/(2)m₀v₀²=(1)/(2)m₀v₁²+(1)/(2)×14mv_N²
得 v_N=(2m0v0)/(m0+14m)
所以 (vH)/(vN)=(m0+14m)/(m0+m)=(3.3×107)/(4.7×106)=7.02
则得 m₀=1.16m，中子与质子质量差不多
答：未知粒子的质量是1.16m．