0.025 eV の中性子の速度［m/s］に最も近いのはどれか。ただし、中性子の…
0.025 eV の中性子の速度［m/s］に最も近いのはどれか。ただし、中性子の質量は1.67 ×10−27kg、1eV ＝1.60 ×10−19J とする。
- ⑴ 2.2 ×10³2E/m の平方根を計算すると約2.2×10³ m/s となり、熱中性子の代表的な速度です。
- ⑵ 2.2 ×10⁵2.2×10⁵ m/s は100倍大きく、単位換算を誤った場合の値です。
- ⑶ 2.2 ×10⁶2.2×10⁶ m/s は高速中性子でも到達しない速度です。
- ⑷ 2.2 ×10⁹2.2×10⁹ m/s は光速を超えており、物理的にありえません。
- ⑸ 2.2 ×10¹²2.2×10¹² m/s も光速をはるかに超える値です。
解説
正解は⑴です。運動エネルギーは質量と速度の2乗の積の半分なので、速度はエネルギーの2倍を質量で割った値の平方根として求められます。0.025eV をジュールに直すと0.025に1.60×10⁻¹⁹を掛けて4.0×10⁻²¹J です。これを2倍して8.0×10⁻²¹、中性子の質量1.67×10⁻²⁷kg で割ると約4.8×10⁶ となり、その平方根は約2.2×10³ m/s です。0.025eV は熱中性子の代表的なエネルギーで、この秒速2,200m という値は覚えておくと役に立ちます。
出典：厚生労働省ホームページ（https://www.mhlw.go.jp/seisakunitsuite/bunya/kenkou_iryou/iryou/topics/tp220421-06.html）を加工して作成