A-level 物理（進階物理學）/放射性發射

“放射性”是一個涵蓋了“放射性”原子核發出的幾種不同發射的總稱。主要有三種輻射：α、β和γ。當發生輻射時，必須守恆四件事：

質量
電荷
輕子數
重子數

在公式中，質量和電荷顯示在粒子的符號旁邊。例如，質量為 1u 且不帶電的中子是 $_{0}^{1}n$ 。原子核的電荷等於原子核中質子的數量（可以忽略電子）。輕子數和重子數可以透過計算等式兩側的輕子和重子的數量獲得，記住反粒子的輕子數和重子數是負的。

α 輻射

質量大於 82u 的不穩定原子核會發射 α 輻射。這包含一個氦原子核 ( $_{2}^{4}He$ )。α 粒子只是從原子核中分離出來。由於粒子沒有電子，因此它的電荷為 +2e。這與它相對較大的質量相結合，意味著它很容易與其他粒子發生反應，使它們電離，這意味著它只能穿透幾釐米的空氣。

β 輻射

質量低於 82u 的不穩定原子核會發射 β 輻射。有兩種型別的 β 輻射。β^- 輻射包含一個電子 ( $_{-1}^{0}e$ )。這是由中子比質子多的原子核產生的。一箇中子會變成一個質子，為了平衡輕子數，它會發射一個電子和一個反中微子。β⁺ 輻射包含一個正電子 ( $_{1}^{0}e$ )。這是由中子數量和質子數量大致相同的原子核產生的。一個質子會變成一箇中子，它會發射一個正電子和一箇中微子。

β 粒子也會電離粒子，但由於它們具有較少的電荷和質量，因此它們不會像 α 粒子那樣容易地電離，因此它們傳播的更遠（平均而言）。α 輻射和 β 輻射都會導致發射它們的原子核變成另一種元素（嬗變）。

γ 輻射

原子核的結合能是量子化的——它們只能取某些值。當電子從一個能級躍遷到一個低能級時，這種能量必須去往某個地方——它以 γ 光子的形式存在。原子核的結構不會受到 γ 輻射的影響。γ 輻射是電離的，但只有在正確的頻率——它電離的事物的共振頻率。γ 輻射傳播得非常遠，只有厚厚的鉛層才能阻止它。

問題

您將需要一個元素週期表。

1. 鋂-241 是一種 α 發射體。這種衰變會產生什麼元素和什麼同位素？

2. 碘-129 是 β^- 發射體。這種衰變會產生什麼元素和什麼同位素？

3. γ 射線用於殺死食物中的微生物。為什麼食物不會變得具有放射性？

4. 鈽-244 透過發射 α 粒子進行衰變。它做了兩次，發射了一個 β^- 粒子，然後又發射了兩個 α 粒子。每次原子核都會變成不同的元素。最後會產生什麼元素？

5. 碳-11 透過放射性發射變成硼-11。發射了什麼？

6. 鈾-236 衰變，遵循以下方程

$_{92}^{236}U\to \;_{90}^{232}Th+\;X$

確定方程式中的粒子 X。

解答