113年:核醫診療(1)

有關β衰變的敘述,下列何者正確?

A進行β⁻ 衰變的原子核其 N/Z 值通常小於穩定核種
B進行β⁻ 衰變後其原子序會減少 1
C進行β⁻ 衰變時其衰變能量約略等於母核與子核之能量差
D原子核內中子過多時可進行β⁺衰變

詳細解析

本題觀念:

本題探討放射性衰變中的 β\beta 衰變(Beta decay) 機制。β\beta 衰變主要是為了調整原子核內中子(Neutron, N)與質子(Proton, Z)的比例(N/Z ratio),使其趨向於穩定圖帶(Line of stability)。β\beta 衰變主要分為 β\beta^- 衰變與 β+\beta^+ 衰變,兩者的發生條件、衰變產物及能量計算方式皆有所不同。

選項分析

(A) 進行β- 衰變的原子核其 N/Z 值通常小於穩定核種:錯誤。 發生 β\beta^- 衰變的核種通常是「中子過多」(neutron-rich),因此其 N/Z 值會大於穩定核種。在 β\beta^- 衰變過程中,核內會將多餘的中子轉換為質子,以降低 N/Z 值並達到穩定狀態。

(B) 進行β- 衰變後其原子序會減少 1:錯誤。 在 β\beta^- 衰變中,一個中子轉變成一個質子(np++e+νˉen \rightarrow p^+ + e^- + \bar{\nu}_e)。因此,原子的質量數 (A) 保持不變,但原子序 (Z) 會增加 1

(C) 進行β- 衰變時其衰變能量約略等於母核與子核之能量差:正確。 衰變能量(Q 值,Q-value)代表衰變前後母核種與子核種系統的質量虧損所轉換成的總動能

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