粒子放射線

問題: 特殊相対性理論で正しいのはどれか。
正解: 2

解説: 2.相対性理論は、異なる慣性系間での時間・空間の変換であるローレンツ変換を基礎としています。

1.特殊相対性理論では光速は一定
3.ド・ブロイ波長 で説明。
4 (エネルギー) は静止状態でも E₀ ＝ mc² を持ちます。
5.ニュートン力学では通用しない！

問題: 静止エネルギーが最も大きいのはどれか。
正解: 3

解説: 静止エネルギーは質量に比例 ($E_{0} = mc^{2}$) します。
電子 (e)： 0.511 MeV
陽子 (p)： 938.3 MeV
中性子 (n)： 939.6 MeV
α粒子は陽子２個と中性子２個から構成されるヘリウム原子核！

問題: 光速の 0.8 倍に加速された電子の全エネルギー E と静止エネルギー$ E_{0}$との比E/$E_{0}$ に最も近いのはどれか。
正解: 4

解説: $E=m_{0}c^{2}/√1-\beta ^{2}$　βが0.8
代入すると1.67

光速の0.8 (4/5)のときは1.67
光速の0.6 (3/5)のときは1.25

問題: 静止していた電子を1MV の電位差で加速した。加速された電子の運動エネルギー E と電子の静止エネルギー $E_{0} $の比( $E/E_{0} $) に最も近いのはどれか。
正解: 3

解説: $K=zeV$、z（電気の強さ）： 電子なので 1 です。V：かけた電圧1MV
獲得した運動エネルギー＝1×e×MV＝1MeV

加速された電子の運動エネルギー÷静止エネルギー

1Mev÷0.511MeV（電子の静止エネルギー）＝1.96

問題: 運動エネルギーが 1 GeV の$ ^{12}C$ 原子核を 1 nA のビーム強度で 30 秒間流した。$^{12}C$ 原子核によって運ばれた総エネルギー［J］に最も近いのはどれか。
正解: 3

解説: 【公式】
総エネルギー W = (1個のエネルギー) × (電流 I × 時間 t) ÷ (電荷 ze)

【データ整理】
・1個のエネルギー： 1 GeV (10の9乗 eV)
・電流 I： 1 nA (10のマイナス9乗 A)
・時間 t： 30 s
・粒子の電荷 ze： 6e (炭素の原子番号は6)

【計算】
$W = 10^9 \times (10^-9 \times 30) \div 6$
$= 1 \times 30 \div 6$
$= 5 [J]$