Если взять за начало отсчета тот момент, когда скорости частиц равны друг другу (пусть это величина численно равна ) и расстояние между ними , то сведя задачу двух тел к задаче одного тела можно написать закон сохранения энергии (углового момента нет, как я понял частицы движутся по прямой, поэтому в выражение он не войдет)
Выражение с массами в скобках - приведенная масса. Мы как бы свели задачу двух тел/частиц к задаче движения одной частицы с приведенной массой в поле центральных сил. Оттуда можно выразить , что и будет ответом.