题目内容
【题目】钚的放射性同位素静止时衰变为铀核激发态和α粒子,而铀核激发态立即衰变为铀核,并放出能量为0.097MeV的γ光子.已知:、和α粒子的质量分别为mPu=239.0521u、mU=235.043 9u和mα=4.002 6u,1u的质量相当于931.5MeV的能量.
(1)写出衰变方程;
(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略,求α粒子的动能.
【答案】(1), (2)5.034MeV
【解析】
根据质量数守恒与电荷数守恒得衰变方程为: ①
(2)上述衰变过程的质量亏损为△m=mPu﹣mU﹣mα②
放出的能量为△E=c2△m=5.2164 MeV ③
(3)此能量是铀核的动能EU、α粒子的动能Eα和γ光子的能量Eγ之和为:△E=EU+Eα+Eγ④
由②③④式得:EU+Eα=(mPu﹣mU﹣mα)c2﹣Eγ ⑤
设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为vU和vα
则由动量守恒,选取U核运动的方向为正方向,有:mUvU=mαvα⑥
又由动能的定义知:EU= ⑦
又:Eα= ⑧
由⑥⑦⑧式得 ⑨
由⑤⑨式得
代入题给数据得Eα≈5.034 MeV.
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