A-level 物理 (進階物理)/放射性發射/習題解答

您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同位素？

$_{95}^{241}Am\to \;_{a}^{b}?+\;_{2}^{4}\alpha$

b = 241 - 4 = 237

a = 95 - 2 = 93

因此，$_{93}^{237}Np$ (錼-237) 會產生。

2. 碘-129 是一種 β^- 發射體。這種衰變會產生什麼元素和同位素？

$_{53}^{129}I\to \;_{a}^{b}?+\;_{-1}^{0}\beta ^{-}+\;_{0}^{0}{\bar {\nu }}$

b = 129

a = 53 + 1 = 54

因此，$_{54}^{129}Xe$ (氙-129) 會產生。

3. γ 射線用於殺死食品中的微生物。為什麼食物不會變得放射性？

γ 射線只與原子的電子相互作用，而不是與原子核相互作用。放射性是由於核性質，而不是化學性質。

4. 鈽-244 透過發射 α 粒子衰變。它兩次這樣做，發射一個 β^- 粒子，然後發射另外兩個 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？

$_{94}^{244}Pu\to \;_{a}^{b}?+\;4\;_{2}^{4}\alpha +\;_{-1}^{0}\beta ^{-}$

b = 244 - 16 = 228

a = 94 - 8 + 1 = 87

因此，在這個衰變鏈的末尾，$_{87}^{228}Fr$ (鍅-228) 會產生。

5. 碳-11 透過放射性發射變成硼-11。發射了什麼？

$_{6}^{11}C\to \;_{5}^{11}B+\;_{a}^{b}?$

b = 11 - 11 = 0

a = 6 - 5 = 1

因此，發射了一個正電子 ($_{1}^{0}\beta ^{+}$)。然而，為了使輕子數保持平衡，還需要發射一箇中微子 ($_{0}^{0}\nu$)。

6. 鈾-236 衰變，遵循以下方程

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

確定此方程中的粒子 X。

透過應用守恆定律來解決這類問題：例如，衰變必須平衡電荷、核子數、質子數、輕子數等。核子數不平衡 (236 = 232 + ?)，所以 X 必須有 4 個核子數。

質子數也不平衡 (92 = 90 + ?)，因此 X 必須有 2 個質子。

因此可以得出結論，X 是一個 α 粒子。