專技高考-醫事放射師醫學物理學與輻射安全104 年第 60 題單選題
中子與下列何者發生彈性碰撞後，可能損失的動能最大？
A正確答案
中子與質量相近的氫原子核彈性碰撞時，動能傳遞效率最高，可一次損失幾乎全部動能。
為什麼答案是 A
氫原子核（質子）質量約 1u，與中子（約 1u）幾乎相等。依彈性碰撞公式，當 m1=m2 時動能轉移最大，理論上一次碰撞可將近 100% 動能傳給氫核，故損失動能最大。
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完整詳解
Pro · 無限重點 中子與質量相近的氫原子核彈性碰撞時，動能傳遞效率最高，可一次損失幾乎全部動能。
彈性碰撞動能轉移最大化條件：兩者質量相等。中子與氫核（質子）質量幾乎相同，故損失動能最大。這也是水/石蠟為何是最佳中子緩速劑。
逐選項分析
A✓ 正確
氫原子核（質子）質量約 1u，與中子（約 1u）幾乎相等。依彈性碰撞公式，當 m1=m2 時動能轉移最大，理論上一次碰撞可將近 100% 動能傳給氫核，故損失動能最大。
B✕ 陷阱
鉛原子核質量約 207u，遠大於中子。重核如同保齡球，中子像乒乓球撞上去幾乎原速反彈，動能損失極小（< 2%）。鉛適合擋γ射線，不適合緩速中子。
C✕
氧原子核質量約 16u，比氫重得多。最大動能轉移率 4M/(1+M)² ≈ 4×16/17² ≈ 0.22，即一次碰撞最多損失約 22%，遠不及氫核。
D✕
氮原子核質量約 14u，最大動能轉移率約 4×14/15² ≈ 0.25，雖比氧略好但仍遠低於氫。在中子慢化效率上完全比不上氫。
中子與不同核彈性碰撞最大動能轉移率
| 原子核 | 質量(u) | 最大轉移率 4M/(1+M)² | 緩速效率 |
|---|
| 氫 ¹H | 1 | 100% | ★★★★★ |
| 氮 ¹⁴N | 14 | 約 25% | ★★ |
| 氧 ¹⁶O | 16 | 約 22% | ★★ |
| 鉛 ²⁰⁷Pb | 207 | 約 1.9% | ★ |
考生易誤以為「越重的原子核越能擋住中子」，把鉛當成萬能屏蔽材料。事實上鉛擋γ有效，但對中子幾乎無效。中子要靠輕元素（氫）做彈性碰撞慢化，這是輻射防護的核心觀念。 
