110年:醫物幅安(2)

根據核種分布圖(如下),下列敘述何者錯誤? 圖片

AX軸代表質子數( number of protons )
BY軸代表質量數( number of mass number )
CA區域代表不穩定核種好發進行 β+衰變或電子捕獲( EC )
DB區域代表不穩定核種好發 β-衰變

詳細解析

本題觀念:

本題測驗核物理學中的「核種分布圖」(Chart of the Nuclides,又稱 Segrè chart)。此圖表以質子數與中子數為座標軸,將自然界與人造的所有核種標示於平面上。藉由觀察核種在圖中相對「穩定線(Line of Stability)」的位置,可以判斷該核種的穩定性,並預測不穩定核種為了達到穩定狀態所傾向發生的放射性衰變模式。

影像分析:

  1. 座標軸數值推斷:圖中顯示的橫座標(X軸)數值延伸至 80 以上,而縱座標(Y軸)數值延伸至約 120。對應高原子序的穩定元素(例如鉛 Pb,質子數 Z=82,中子數 N=126),X 軸在 80 附近時,Y 軸對應在 120 附近。由此可知,X 軸代表質子數(Z),Y 軸代表中子數(N)。
  2. 虛線與穩定線:圖中呈現 45 度角的斜虛線代表 Y = X(即中子數 = 質子數)。低原子序的穩定核種(黑色方塊)多分布於此虛線上。隨著原子序增加,質子間的庫侖斥力變大,原子核需要更高比例的中子來維持強作用力以維持穩定,因此「穩定線」會逐漸向左上方(Y軸方向)彎曲,偏離 Y = X 的虛線。
  3. 區域 A 與區域 B
    • A 區位於穩定線的右下方,圖例標示為「Excess Protons」。此區代表質子過剩(或中子缺乏)的核種。
    • B 區位於穩定

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