關於重帶電粒子在物質中行進時的能量損失率和粒子電荷量的敘述，下列何者正確？

本題觀念：

本題主要探討重帶電粒子（heavy charged particles，如質子、阿伐粒子或碳離子等）與物質的交互作用。當重帶電粒子穿透物質時，主要會與靶物質原子的「軌道電子」發生庫侖力相互作用（非彈性碰撞），導致靶原子的游離（ionization）或激發（excitation），同時使入射粒子逐漸失去動能。

描述此能量損失率（即單位長度下的能量損失，稱為「阻止本領」 Stopping Power, $-dE/dx$）的經典理論公式為 Bethe-Bloch 公式。根據該公式，阻止本領與入射粒子的物理性質以及吸收介質的特性息息相關。

選項分析

Bethe-Bloch 公式中，能量損失率（阻止本領 $-dE/dx$）的主要比例關係可簡化為： $-dE/dx \propto \frac{z^2}{v^2} \cdot n \cdot Z$

• $z$：入射帶電粒子的電荷量
• $v$：入射帶電粒子的行進速度
• $n$：吸收物質的原子密度
• $Z$：吸收物質的原子序

根據上述關係進行選項分析：

• (A) 能量損失率和粒子電荷量平方成正比：正確。由 Bethe-Bloch 公式可知，$-dE/dx$ 與入射粒子電荷量 $z$ 的平方 ($z^2$) 呈正比。這意味著，在相同速度下，帶有 +2 電荷的阿伐粒子 ($z=2

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