粒子放出反応について過去問を解説しながら説明します。
粒子放出反応とは、原子核に中性子が入射して陽子等が放出される反応です。
粒子放出反応は以下の様に略されます。
(n,p)、(n,α)、(n,n)
過去問解説
[平成28年度物理 問12]
熱中性子が3Heと(n,p)反応を起こした際に放出される陽子の運動エネルギー[MeV]はいくらか。次のうちから最も近いものを選べ。ただし、この反応の発熱エネルギーは0.765MeVである。
1)0.153 2)0.383 3)0.574 4)0.612 5)0.765
＜解説＞
3Heに熱中性子が入射し(n,p)反応を起こす核反応は以下の式に表されます。
3Heに熱中性子の運動エネルギーは生成される3Hとpに質量に反比例して配分され、
Ep=0.765[MeV]×(3/(3+1))=0.574[MeV]
ET=0.765[Mev]×(1/(3+1))=0.191[MeV]
※Ep：陽子の運動エネルギー
ET：3Hの運動エネルギー
となります。
よって、解は3)0.574
ここで、なぜ熱中性子のエネルギーが3Hとpの質量に反比例され分配されるのか解説します。
陽子の質量をm、速度をv
3Hの質量をM、速度をVとすると
運動保存則よりmv=MVとなります。
v/V=M/m=3とおき
Ep：ETの比を求めると、
となり、運動エネルギーが質量に反比例していることがわかります。
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