№1227 ГДЗ Рымкевич 10-11 класс (Физика)

Рассмотрим вариант решения задания из учебника Рымкевич 10-11 класс, Дрофа: 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 центральном столкновении нейтрона с ядром скорость нейтрона после рассеяния зависит от массы ядра. Чем ближе масса ядра к массе нейтрона, тем сильнее нейтрон теряет скорость за одно столкновение.

Для дейтрона $$m_2=2m_1$$:

$$ v_2=\frac{m_1-m_2}{m_1+m_2}v_1=\frac{1-2}{1+2}v_1=-\frac{1}{3}v_1 $$

Тогда уменьшение скорости за одно столкновение:

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

Для углерода $$m_2=12m_1$$:

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

Уменьшение скорости:

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

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.