運動エネルギーが1 GeV の¹²C 原子核を1 nA のビーム強度で30 秒間流した。¹²C 原子核によって運ばれた総…
午前 第71問
運動エネルギーが1 GeV の¹²C 原子核を1 nA のビーム強度で30 秒間流した。¹²C 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。
- (1)1
- (2)2
- (3)5
- (4)10
- (5)30
正答 (3)
正答は (3)。約 5 J です。
【考え方】
¹²C の原子核は陽子6個を持つので、電荷は 6e です。
1 nA のビームで1秒間に運ばれる ¹²C 核の数は
1 × 10⁻⁹ C/s ÷(6 × 1.60 × 10⁻¹⁹ C)≒ 1.04 × 10⁹ 個/s
これが30秒間続くので
1.04 × 10⁹ × 30 ≒ 3.1 × 10¹⁰ 個
1個の運動エネルギーは
1 GeV = 1 × 10⁹ × 1.60 × 10⁻¹⁹ J = 1.60 × 10⁻¹⁰ J
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総エネルギーは
3.1 × 10¹⁰ × 1.60 × 10⁻¹⁰ J ≒ 5.0 J
【別の求め方】
1価のイオンなら、1 nA × 1 GV = 1 W に相当します。
電荷が6倍なので個数は 1/6 になり、1/6 W × 30 s = 5 J。
【ほかの選択肢】
(1) 1、(2) 2、(4) 10:計算と合わない。誤り
(5) 30:電荷を 1e として計算した値。¹²C 核の電荷は 6e。誤り
出典:2024年(令和6年) 診療放射線技師国家試験 問71(厚生労働省 公表)出典元ページ
最終更新日
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