專技高考-醫事放射師醫學物理學與輻射安全105 年第 3 題單選題
關於阿伐蛻變、β-蛻變、β+蛻變、電子捕獲等四種,試問蛻變前後,原子核之質量數不改變者共有幾種?
C正確答案
α 衰變質量數減 4,β⁻、β⁺、電子捕獲質量數皆不變,故共 3 種。
為什麼答案是 C
正解。β⁻(n→p+e⁻)、β⁺(p→n+e⁺)、電子捕獲(p+e⁻→n)三者皆只改變 Z,A 維持不變;唯有 α 衰變射出 ⁴₂He,A 減 4。
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完整詳解
Pro · 無限重點 α 衰變質量數減 4,β⁻、β⁺、電子捕獲質量數皆不變,故共 3 種。
只有 α 蛻變會射出 ⁴He(質量數 -4),其餘三種只動到質子/中子比例,質量數 A 不變。
逐選項分析
A✕
若選 1,等於認為只有一種衰變不改變質量數,明顯低估。β⁻、β⁺、EC 三者皆不改變 A。
B✕ 陷阱
常見陷阱:誤把 β⁺ 與電子捕獲視為同一類(兩者結果相似:p→n),但仍是兩種獨立的衰變模式,要分開計算。
C✓ 正確
正解。β⁻(n→p+e⁻)、β⁺(p→n+e⁺)、電子捕獲(p+e⁻→n)三者皆只改變 Z,A 維持不變;唯有 α 衰變射出 ⁴₂He,A 減 4。
D✕
α 衰變母核釋出氦核(²⁴He),質量數明顯減少 4、原子序減少 2,不可能維持 A 不變,故不是 4 種。
四種衰變對 A(質量數)與 Z(原子序)之變化
| 衰變類型 | 釋出粒子 | ΔA | ΔZ |
|---|
| α 衰變 | ⁴₂He(α 粒子) | -4 | -2 |
| β⁻ 衰變 | e⁻ + ν̄ | 0 | +1 |
| β⁺ 衰變 | e⁺ + ν | 0 | -1 |
| 電子捕獲 (EC) | ν(伴 X 光/Auger) | 0 | -1 |
核衰變的種類數陷阱常見於「質量數 A 是否改變」這個分類標準。α 衰變會射出 2 質子 2 中子的氦核,質量數必減 4;但 β⁻(中子變質子放電子)、β⁺(質子變中子放正子)、電子捕獲(抓軌道電子讓質子變中子)三者都只是核內質子中子互換,質子加中子總數不變,質量數維持原樣。最大陷阱在於 β⁺ 和電子捕獲雖然粒子進出方向相反,但從「質量數變或不變」角度看屬同一類,總共只有「變」與「不變」兩大類,對應 α 一種加 β 族三種共四種衰變,答案是 3 種質量數變化模式。關鍵判斷:先問「核內總粒子數變沒變」再數種類。