№1227 ГДЗ Рымкевич 10-11 класс (Физика)

1. Для замедления быстрых нейтронов можно использовать, например, тяжелую воду или углерод. В каком из этих замедлителей нейтрон испытает большее число столкновений, пока его скорость не снизится до тепловой?

При упругом столкновении нейтрона с ядром скорость нейтрона после рассеяния тем сильнее уменьшается, чем ближе массы частиц. Поэтому сравним, насколько уменьшается скорость за одно столкновение в двух замедлителях.

Для центрального упругого удара

$$v_2=\frac{m_1-m_2}{m_1+m_2}v_1$$

1) Для тяжёлой воды замедление происходит в основном на дейтронах, масса которых примерно равна $$2m_n$$:

$$v_2=\frac{1-2}{1+2}v_1=-\frac{1}{3}v_1$$

Следовательно, модуль скорости уменьшается на

$$\Delta v=v_1-\frac{1}{3}v_1=\frac{2}{3}v_1\approx 0{,}66v_1$$

2) Для углерода масса ядра примерно равна $$12m_n$$:

$$v_2=\frac{1-12}{1+12}v_1=-\frac{11}{13}v_1$$

Тогда уменьшение скорости за одно столкновение равно

$$\Delta v=v_1-\frac{11}{13}v_1=\frac{2}{13}v_1\approx 0{,}15v_1$$

В углероде нейтрон теряет скорость гораздо медленнее, значит, чтобы замедлиться до тепловой, ему потребуется больше столкновений.

Ответ: в углероде.