HẠT NHÂN NGUYÊN TỬI. HỆ THỐNG KIẾN THỨC TRONG CHƯƠNG

Bài 5. Bắn hạt anpha có động năng E

α

= 4MeV vào hạt nhân Al

²⁷

₁₃

đứng yên. Sau phản ứng có suất hiện hạt nhân phốtpho30. a/ Viết phương trình phản ứng hạt nhân? b/ Phản ứng trên thu hay toả năng lượng? tính năng lượng đó? c/ Biết hạt nhân sinh ra cùng với phốtpho sau phản ứng chuyển động theo phương vuông góc với phươnghạt anpha Hãy tính động năng của nó và động năng của phốtpho? Cho biết khối lượng của các hạt nhân:m

α

= 4,0015u , m

n

= 1,0087u , m

P

= 29,97005u , m

Al

= 26,97435u , 1u = 931MeV/c

²

. Giải : P

n

a/ Phương trình phản ứng hạt nhân:

⁴

₂

He+

²⁷

₁₃

Al→

³⁰

₁₅

P+

^A

_Z

X. + Theo định luật bảo toàn số khối: A = (4 + 27) – 30 = 1 .AlP

α

+ Theo định luật bảo toàn nguyên tử số: Z = (2 + 13) - 15 = 0 v

α

Đó là nơtron

₀

¹

n . Phương trình phản ứng đầy đủ:

⁴

₂

He+

²⁷

₁₃

Al→

³⁰

₁₅

P+

₀

¹

nP

P

b/ ∆M = M

0

– M = (m

α

+ m

Al

) – (m

P

+ m

n

) = – 0,0029u < 0 => Phản ứng thu năng lượng . ∆E = ∆Mc

²

= – 0,0029.931 = – 2,7 MeV . c/ áp dụng định luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn năng lượng toàn phần: p

_α

=p

_n

+p

_P

(1) ; E

α

+ (m

α

+ m

Al

)c

²

= (m

n

+ m

P

)c

²

+ E

n

+ E

P

(2) Trong hình vẽ p ;

_α

p ;

_n

p lần lượt là các véc tơ động lượng của các hạt α ; n ; P . Vì hạt nhân

_P

nhôm đứng yên nên P

Al

= 0 và E

Al

= 0 ; E ; E

_α

n

; E

P

lần lượt là động năng của các hạt anpha, củanơtron và của phốtpho n (ở đây có sự bảo toàn năng lượng toàn phần bao gồm cả năng lượng nghỉ và độngnăng của các hạt) Theo đề bài ta có: v vuông góc với v nghĩa là

_α

p vuông góc với

n

p (Hình vẽ) nên ta có:

_α

p

2

_α

+ p

n

2

= p

p

2

(3) . Giữa động lượng và động năng có mối liên hệ: p

²

= 2mE , m

^α

_α

+ (4) .E mm .m E

n

Ta viết lại (3) 2m

_α

E + 2m

_α

n

E

n

= 2m

P

E

P

=> E

P

=

n

P

Thay (4) vào (2) chú ý ∆E = [(m + m

α

Al

) – (m

P

+ m

n

)]c

²

= ∆Mc

²

ta được:m )E

n

rút ra: E

P

= 0,56 MeV ; E

n

= 0,74 MeV ; m

_α

∆E + (1 + )E = (1 +

_α

mm

P

Etg p

ⁿ

ⁿ

ⁿ

0,575 => α = 30

⁰

. Gọi α là góc giữa p

P

và p

α

ta có: α= = =p

α

m E

α

Do đó góc giữa phương chuyển động của n và hạt nhân P là: 90

⁰

+ 30

⁰

= 120

⁰

.