| English | 意味 |
|---|---|
| half-life/hɑːf laɪf/ | 半減期 |
| isotope/ˈaɪsətəʊp/ | 同位体 |
| mutations/mjuːˈteɪʃnz/ | 変異 |
| dose/dəʊs/ | 線量 |
| shielding/ˈʃiːldɪŋ/ | 遮蔽 |
カウントダウン
- 一つの原子核がいつ崩壊するかを言うことはできない — しかし、大量のサンプルは非常に予測可能である。
- その予測可能性は、半減期によって測定される。
- これにより、古代の骨の年代測定、煙検知器の動作、がん治療が可能になる。
半減期
- 半減期とは、サンプル内の不安定な原子核の半分が崩壊するまでの時間である。
- 各半減期ごとに、カウントレート（および不安定な原子核の数）は半分に減少する。
半減期 — 原子核の減衰を見よう
各原子核にはランダムな減衰の一定確率があります。時間を進めると、約半数の原子核が減衰し、半減期ごとに残りの数が半分になり、さらに半分になります。
放射性同位体の半減期とは、以下の時間のことである：
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
各半減期ごとに残りの不安定核の半分が崩壊するため、カウント率は半分になる。
半減期の利用法
- $n$ 回の半減期後には、カウントレートは $n$ 回半減している。
- 例: 出力が $800$ counts/min、半減期が $3$ 時間の放射線源 → $6$ 時間後（半減期が2回経過）: $800 \to 400 \to 200$ counts/min。
- グラフから半減期を読み取ることができる: カウントレートが任意の値からその半分の値に低下するまでの時間。
ある放射線の測定値は $800$ カウント/分、半減期は $3$ 時間である。$6$ 時間後のカウント率（カウント/分）はいくつか？
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
6時間は半減期の2回分であるため：$800 \to 400 \to 200$ カウント/分。
3回の半減期後、不安定核の何分の一が残るか？（小数で答える。）
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
各半減期ごとに数は半分になります：$\left(\tfrac{1}{2}\right)^3 = \tfrac{1}{8} = 0.125$。
放射線の用途
- 同位体の選択は、その放射線の種類と半減期によって決まる:
- 煙検知器 — アルファ線源（簡単に遮断できるため安全；長寿命で数年間持続）。
- 機器や食品の滅菌 — 透過性の高いガンマ線が密閉された包装を通して細菌を殺す。
- 紙や金属用の厚み計 — ベータ線源（透過量は厚みに応じて変化する）。
- がんの発見と治療 — ガンマ線は体内に入ったり体外に出たりできる。
放射性崩壊と半減期
各放射性源とその用途を対応させよ。
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
アルファ線は容易に遮断されるため煙探知器に適し、ベータ線は薄い板を透過して厚さ計に使用され、透過性の高いガンマ線は密閉された物品の滅菌に用いられる。
なぜ煙探知器にはアルファ線源が用いられるのか？
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
アルファ線は空気や警報器の筐体によって止まる（安全）、かつ長い半減期により長年機能する。
安全性
- 電離放射線は生体細胞を損傷させ、細胞死、変異、およびがんを引き起こす可能性がある。
- 被曝量を低く保つためには、放射線源に近い時間を短くし、距離を遠くし、遮蔽（鉛など）を行う。
- 放射線源はピンセットで取り扱い、人を向けないようにし、鉛入りボックスに保管する。
受ける放射線被ばく量を減らす方法をすべて選べ。
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
时间短く、距離を置く、遮蔽物を使うことで被ばく量はすべて低下する。裸手で扱うのは逆効果であり、必ずピンセットを使用すること。
理解できましたか
- 半減期 ＝ 原子核（またはカウントレート）の半分が半減するまでの時間
- $n$ 回の半減期後、カウントレートは $n$ 回半減している
- 用途: α 煙検知器・β 厚み計・γ 滅菌とがん治療
- 安全性: 時間を短くし、距離を長くし、遮蔽によって被曝量を削減する