中性子の弾性散乱について記載します。
中性子の弾性散乱では、中性子が原子核と衝突した時の
・原子核の反跳エネルギー
を求める問題が良く出題されます。
原子核の反跳エネルギーを求めるための公式を覚えておきましょう。
式中の記号の意味は以下の図を参照ください。
原子核の反跳エネルギーが最大になるケースを理解しておきましょう。
①中性子の散乱角度について
中性子の散乱する角度φが180°になったとき原子核の反跳エネルギーは最大になります。式中のcosφに180を代入します。
②原子核の質量数について
中性子の質量数が１であることから、原子核の質量数も１のとき原子核の反跳エネルギーは最大になります。すなわち、中性子が陽子に衝突したときです。これは、反跳エネルギーの式よりわかります。
原子核の反跳エネルギーを使う過去問を解説します。
＜平成29年度物理23問＞
エネルギーE0の中性子の弾性散乱により反跳される16O原子核の最大エネルギーはE0の何倍となるか、最も近い値を選べ。
1)0.89 2)0.75 3)0.64 4)0.36 5)0.22
[解説]
原子核の反跳エネルギーはφ＝180°(cos180°=-1)の時に最大となります。
中性子の質量m=1、16Oの質量M=16を反跳エネルギーを求める式に代入するといかのようになります。
これを計算してE'=0.22E0となります。
よって、正解は5)0.22となります。
関連としてγ壊変の反跳エネルギー、コンプトン散乱についても理解しておきましょう。↓
