Question

14．在β衰變中常伴有一種稱為“中微子”的粒子放出．中微子的性質(zhì)十分特別，因此在實驗中很難探測．1953年，萊尼斯和柯文建造了一個由大水槽和探測器組成的實驗系統(tǒng)，利用中微子與水中${\;}_{1}^{1}$H的核反應(yīng)，間接地證實了中微子的存在．
（1）中微子與水中的${\;}_{1}^{1}$H發(fā)生核反應(yīng)，產(chǎn)生中子（${\;}_{0}^{1}$n）和正電子（${\;}_{+1}^{0}$e），即中微子+${\;}_{1}^{1}$H-→${\;}_{0}^{1}$n+${\;}_{+1}^{0}$e，可以判定，中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別是A．（填寫選項前的字母）
A．0和0  B．0和1  C．1和0  D．1和1
（2）上述核反應(yīng)產(chǎn)生的正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚�光子（γ），即${\;}_{+1}^{0}$e+${\;}_{-1}^{0}$e-→2γ．已知正電子和電子的質(zhì)量都為9.1×10^-31 kg，反應(yīng)中產(chǎn)生的每個光子的能量約為8.2×10^-14 J．正電子與電子相遇不可能只轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�光子，原因是總動量為零．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒判斷中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)．
（2）根據(jù)質(zhì)量虧損，通過愛因斯坦質(zhì)能方程求出每個光子的能量．正電子與電子相遇不可能只轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�光子，因為要遵循動量守恒．

解答 解：（1）由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可判斷中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均為零．
（2）正負(fù)電子相遇轉(zhuǎn)變?yōu)橐粚�光子，由能量守恒和質(zhì)能方程得：2m_ec²=2E
故E=m_ec²=9.1×10^-31×3²×10¹⁶ J=8.2×10^-14 J
相遇前總動量為零，相遇后總動量也為零，故不可能轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�光子．
故答案為：（1）A；（2）8.2×10^-14，總動量為零．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道核反應(yīng)方程中電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，掌握愛因斯坦質(zhì)能方程．