有一5 MeV光子射線與介質產生三項發生作用，三電子動能總和約為多少MeV？

本題觀念：

三項發生作用（Triplet production）是指高能光子與介質原子中的「軌域電子」發生交互作用，產生一對正負電子對（$e^+, e^-$），同時原本的軌域電子也因獲得能量而游離射出。反應後共有三個帶電粒子（兩顆電子與一顆正子）具備動能，故稱為三項發生作用。此反應發生的低限能量（Threshold energy）為 $4m_ec^2 \approx 2.044$ MeV。

選項分析

• (A) 5：未扣除生成正負電子對所消耗的靜止質量能，為錯誤選項。
• (B) 4.489：等於 $5 - 0.511$ MeV，僅扣除一顆電子的靜止質量能，不符合物理反應中生成「一對」正負電子的事實，為錯誤選項。
• (C) 3.978：等於 $5 - 1.022$ MeV。根據嚴格的能量守恆定律，產生正負電子對實際只消耗了 $2m_ec^2 = 1.022$ MeV 的能量，其餘能量均轉化為反應後三顆粒子的總動能。此選項為「物理學上真正正確」的數值。
• (D) 2.956：等於 $5 - 2.044$ MeV。這是將入射光子能量直接減去三項發生作用的「低限能量」所得到的數值。雖然在物理觀念上是錯誤的（將低限能量誤認為質量耗損），但此為考選部公布的官方標準答案。

答案解析

本題在物理學理上存在瑕疵。根據能量守恆定律：

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