原子（知識）の問題

次の文中の空欄 a・b に入る単位の名称の組み合わせとして正しいものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。

「放射性物質が放射線を出す能力の強さ（放射能の強さ）は、1 秒間に崩壊する原子核の数で表し、その単位を　a　という。一方、放射線が人体に与える影響は、放射線の種類や放射線を受けた器官によって異なる。この違いを考慮して、人体が受けた放射線の影響の度合いを表す等価線量や実効線量の単位を　b　という。」

物質が放射線を受けたとき、物質 $1\mathrm{kg}$ あたりに吸収されたエネルギーを吸収線量といい、その単位はグレイ（記号 $\mathrm{Gy}$）である。ところが、人体が同じ吸収線量の放射線を受けても、α 線を受けた場合は γ 線を受けた場合より生物への影響がずっと大きい。そこで、吸収線量に放射線の種類（およびエネルギー）ごとに定めた係数を掛けて、人体への影響の大きさを表す量（等価線量）が用いられる。この量の単位の名称をカタカナで答えよ。

素粒子の分類と、自然界の 4 つの基本的な力（重力・電磁気力・強い力・弱い力）について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、陽子は u クォーク（アップクォーク）2 個と d クォーク（ダウンクォーク）1 個から、中性子は u クォーク 1 個と d クォーク 2 個からなるものとする。

• ア　電子やニュートリノはレプトンに分類され、原子核の中で陽子や中性子を結びつけている強い力を受ける。
• イ　陽子や中性子のように、3 個のクォークが結びついてできている粒子は、ハドロンのうちの中間子に分類される。
• ウ　4 つの基本的な力のうち、力のおよぶ距離が原子核の大きさ程度以下に限られているのは、重力と電磁気力である。
• エ　陽子と中性子の電荷が異なるのは、中性子が陽子と電子 1 個ずつが結びついてできた複合粒子だからである。
• オ　原子核の ${\beta }^{-}$ 崩壊は、中性子に含まれる d クォーク 1 個が u クォークに変わることで起こり、この変化を引き起こすのは弱い力である。

物質に X 線を当てると、散乱された X 線の中に、入射した X 線とは波長の異なるものが含まれる。この現象をコンプトン効果という。散乱された X 線のうち、波長が変化したものの波長は、入射した X 線の波長より　a　。この現象は、波長 $\lambda$ の X 線を、エネルギー $\frac{hc}{\lambda }$ と大きさ　b　の運動量をもつ粒子（光子）の集まりと考え、光子と物質中の電子との衝突でエネルギーと運動量の和が保存されるとして説明できる。ただし、$h$ はプランク定数、$c$ は真空中の光の速さとする。

空欄 a・b に入る語句・式の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

• ア
• イ
• ウ
• エ

X 線管で、陰極から出た電子を加速電圧で加速し、陽極の金属（ターゲット）に当てて X 線を発生させる。はじめに、ある加速電圧で X 線を発生させ、そのスペクトルを測定したところ、連続 X 線と固有 X 線（特性 X 線）の両方が観測された。次に、ターゲットの金属は変えずに、加速電圧だけを大きくして再びスペクトルを測定した。ただし、陰極から出る電子の初速は無視でき、どちらの加速電圧でも固有 X 線が観測されるものとする。

加速電圧を大きくする前と比べたときの、連続 X 線の最短波長と固有 X 線の波長の変化について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。

• ア　連続 X 線の最短波長は長くなり、固有 X 線の波長は変わらない。
• イ　連続 X 線の最短波長は短くなり、固有 X 線の波長も短くなる。
• ウ　連続 X 線の最短波長は変わらず、固有 X 線の波長は短くなる。
• エ　連続 X 線の最短波長は短くなり、固有 X 線の波長は変わらない。
• オ　連続 X 線の最短波長も、固有 X 線の波長も変わらない。