№1227 ГДЗ Рымкевич 10-11 класс (Физика)
- 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 массы $$m_2$$ его скорость после рассеяния определяется формулой
$$v_2=\frac{m_1-m_2}{m_1+m_2}\,v_1,$$
где $$m_1$$ — масса нейтрона.
Для тяжёлой воды замедляющим ядром является дейтрон, для углерода — ядро углерода.
После столкновения с дейтроном:
$$v_2=\frac{1-2}{1+2}\,v_1=-\frac{1}{3}v_1,$$
значит, модуль скорости уменьшается на
$$\Delta v=v_1-\frac{1}{3}v_1=\frac{2}{3}v_1\approx 0{,}66v_1.$$
После столкновения с углеродом:
$$v_2=\frac{1-12}{1+12}\,v_1=-\frac{11}{13}v_1,$$
значит, модуль скорости уменьшается на
$$\Delta v=v_1-\frac{11}{13}v_1=\frac{2}{13}v_1\approx 0{,}15v_1.$$
В углероде нейтрон теряет скорость за одно столкновение меньше, чем в тяжёлой воде, поэтому для замедления до тепловой скорости ему потребуется больше столкновений.
Ответ: в углероде.
