Chemistry Labs

国际化学奥林匹克 · 2003年

题目

  1. 第 25 题μ 子。μ 子（μ\mu）是轻子族的亚原子粒子，电荷和磁性与电子相同，但质量不同；它不稳定，在数微秒内衰变。用两种不同方法测定 μ 子质量。(a) 最常见的自发衰变为 μX−→eX−+νˉXe+νXμ\ce{\mu- -> e- + \bar{\nu}_e + \nu_{\mu}}。在静止 μ 子的实验中，两个中微子共带走 2.000×10−122.000\times10^{-12} J 的能量，电子动能为 1.4846×10−111.4846\times10^{-11} J。求 μ 子质量。（me=9.109×10−31m_e = 9.109\times10^{-31} kg，c=2.998×108c = 2.998\times10^{8} m s−1^{-1}。）(b) 用 μ 子替代电子的奇异原子可在各种激发态形成。对由 X1X221H\ce{^1H} 核和一个 μ 子组成的原子，从第三激发态到第一激发态的跃迁在波长 2.615 nm 处被观测到。用含约化质量修正的 Bohr 模型求 μ 子质量。（En=−109700 cm−1×hc×μ/me×1/n2E_n = -109700\ \mathrm{cm}^{-1}\times hc\times\mu/m_e \times 1/n^2，μ=mμmH/(mμ+mH)\mu = m_\mu m_H/(m_\mu + m_H)；mH=1.673×10−27m_H = 1.673\times10^{-27} kg。）解答: 1