As partículas α com maior energia disponíveis para Ernest Rutherford e seus colegas no famoso experimento de espalhamento de Rutherford eram da ordem de 7,7 MeV. Para o espalhamento de partículas α de 7,7 MeV do 238U (inicialmente em repouso) em um ângulo de espalhamento no laboratório de 90⁰ (todos os cálculos são efetuados no sistema LAB, exceto se informado de outra forma), determine:
- O ângulo de espalhamento de rebote do 238U.
- Os ângulos de espalhamento da partícula α e do 238U no sistema CM.
- As energias cinéticas das partículas α espalhadas e do 238U.
Passo 1
E aí pessoal, belezinha? Vamos trabalhar agora em algumas questões de dinâmica de um sistema de partículas.
Usando as seguintes definições:
Do enunciado sabemos que:
E também do enunciado temos o esquema do problema:

Item a
Conservação da quantidade de movimento em LAB:
Conservação da energia em LAB:
A partir dessas equações, obtemos o ângulo de espalhamento de recuo de :
Passo 2
Item b
A velocidade no sistema CM é:
A velocidade do no sistema CM após a colisão é .
Da figura acima podemos obter o ângulo de espalhamento da partícula em CM para ser:
Em CM, claramente após a colisão, a partícula α se move na direção oposta à de .
Passo 3
Item c
A energia cinética da partícula após a colisão em LAB é:
Evidentemente, a conservação de energia é satisfeita.
Resposta
Ver passo a passo.