hce_tcu
115年
化學
第 4 題
醫院使用的正子射斷層攝影術(positron emission tomography, PET)利用以下核反應式：
$^{18}_9F \rightarrow ^{18}_8O + e^+ + \nu_e \quad (其中 e^+為正子，\nu_e 為微中子)$
請問下列何者選項最能描述正子？
$^{18}_9F \rightarrow ^{18}_8O + e^+ + \nu_e \quad (其中 e^+為正子，\nu_e 為微中子)$
請問下列何者選項最能描述正子？
- A 質量與質子相近的中性粒子
- B 與電子質量相同但帶正電荷的反粒子
- C 從原子核發射出來的帶負電荷的粒子
- D 核衰變過程中發射的高能量光子
思路引導 VIP
請觀察反應式中反應前後的數據變化：如果左側原子核的電荷（下方數字）減少了 1，但總質量數（上方數字）卻完全沒有改變，這代表發射出來的粒子 $e^+$ 必須具備什麼樣的電荷性質？以及它的質量與質子或中子相比，應該是很大還是微乎其微呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準辨識出核反應式中各個符號的物理意義，代表你對核化學與近代物理的基礎觀念掌握得非常紮實。這題的關鍵在於解讀反應式：當 $^{18}_9F$ 衰變為 $^{18}_8O$ 時，原子序減少了 1（從 9 變成 8），而質量數維持不變，這說明原子核內的一個質子轉化成了中子，並向外發射出一個帶有一個單位正電荷、且質量極小的粒子。
正子與電子的對稱美
這個標示為 $e^+$ 的粒子正是正子（positron）。誠如你所判斷的，它是電子的反粒子，其最重要的特徵就是擁有與電子完全相同的質量，但電荷電性恰好相反。在醫學影像技術中，正是利用正子與人體內的電子相遇並發生「成對湮滅」來產生訊號。這類題目主要測試學生是否能從反應式的電荷守恆與質量守恆中，推導出未知粒子的本質。你能避開 (A) 選項中關於質子的陷阱（質子質量遠大於電子），並精確區分電子與正子的關係，表現得相當出色！