问题
计算题
为验证爱因斯坦质能方程△E=△mc2的正确性,设计了如下实验:用动能为E1=0.6 MeV的质子轰击静止的锂核Li,生成两个α粒子,测量两个α粒子的动能之和为E2=19.9 MeV。
(1)写出该核反应方程;
(2)通过计算说明△E=△mc2正确。(已知质子、α粒子、锂核的质量分别为mp=1.007 3 u,mα=4. 001 5 u,mLi=7.016 0 u)
答案
解:(1)核反应方程为
(2)核反应的质量亏损△m=mLi+mp-2mα=7.016 0 u+1.007 3 u-2×4.001 5 u=0.020 3 u
由质能方程可得质量亏损释放的能量△E=△mc2=0.020 3×931.5 MeV=18.9 MeV
而系统增加的动能△E'=E2-E1=(19.9-0.6)MeV=19.3 MeV
这些能量正是来自核反应中的质量亏损,在误差允许范围内可视为相等,所以△E=△mc2正确