專技高考-醫事放射師醫學物理學與輻射安全110 年第 47 題單選題
中子的彈性碰撞中，於一次碰撞中可能將中子能量全部轉移的核種為何？
A正確答案
中子彈性碰撞中，與質量相同的靶核（氫核 ¹H）正面碰撞可一次轉移全部動能，故 ¹H 慢化效率最高。
為什麼答案是 A
氫核 ¹H 質量約等於中子質量(m≈M)，代入最大能量轉移公式 4mM/(m+M)²=4m²/4m²=1，正面碰撞時可將中子能量100%轉移，這也是水、石蠟等含氫物質為優良中子慢化劑的原因。
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完整詳解
Pro · 無限重點 中子彈性碰撞中，與質量相同的靶核（氫核 ¹H）正面碰撞可一次轉移全部動能，故 ¹H 慢化效率最高。
彈性碰撞最大能量轉移比例 = 4mM/(m+M)²，當 m=M（即 ¹H）時等於 1，可全轉移。
逐選項分析
A✓ 正確
氫核 ¹H 質量約等於中子質量(m≈M)，代入最大能量轉移公式 4mM/(m+M)²=4m²/4m²=1，正面碰撞時可將中子能量100%轉移，這也是水、石蠟等含氫物質為優良中子慢化劑的原因。
B✕ 陷阱
氘核 ²D 質量約為中子的2倍，代入公式 4×1×2/(1+2)²=8/9≈0.89，最多只能轉移約89%能量，無法一次全部轉移，慢化效果次於氫。
C✕
氦核 ⁴He 質量約為中子4倍，最大能量轉移比例 4×1×4/(1+4)²=16/25=0.64，僅能轉移約64%，質量越大轉移效率越低。
D✕
碳核 ¹²C 質量約為中子12倍，最大能量轉移比例 4×1×12/(1+12)²=48/169≈0.28，僅能轉移約28%，故石墨慢化需多次碰撞，雖被用作慢化劑但效率不如氫。
中子彈性碰撞最大能量轉移比例（靶核質量 M，中子質量 m）
| 靶核 | 質量比 M/m | 最大轉移比例 | 說明 |
|---|
| ¹H | ≈1 | 100% | 可一次全轉移，最佳慢化 |
| ²D | ≈2 | ≈89% | 重水慢化劑 |
| ⁴He | ≈4 | 64% | 轉移效率下降 |
| ¹²C | ≈12 | ≈28% | 石墨慢化需多次碰撞 |
常誤以為質量越大的核越能吸收能量，實際相反。彈性碰撞最大能量轉移公式 4mM/(m+M)² 在 m=M 時最大(=1)，故等質量的氫核最有效，質量越大轉移比例反而越小。這是中子慢化劑選用含氫材料的物理基礎。 
