運動エネルギーE₀の中性子が、静止している質量M［u］の原子核と反跳角θで弾性散乱したとき、原子核の反跳エネルギーを表す…

正答は (3)。反跳エネルギーは E₀ × 4M／（M＋1）² × cos²θ です。 中性子（質量1 u）が静止した質量 M の原子核に弾性衝突し、原子核が入射方向から角度θの向きに跳ね飛ばされたとします。運動量とエネルギーの保存から、原子核が受け取る運動エネルギーは E ＝ E₀ × 4M ÷（M＋1）² × cos²θ となります。 【式の確かめ方】 θ＝0（正面衝突）のとき、反跳エネルギーは最大で 4M ÷（M＋1）² × E₀ です。水素（M＝1）なら 4 × 1 ÷ 4 ＝ 1 で、中性子の全エネルギーを受け取れます。