【作者】唐罡，中国科学技术馆，展览设计中心
2017年普通高等学校招生全国统一考试理科综和能力测试物理试题(全国卷2)有一道题：
近年来，高考题目中出现“衰变”的内容很多次了，2014年全国试题第35题、2014年福建试题第30题等等。那么什么是“衰变”，就让我们来分析分析吧。
- 什么是衰变？
原子核是一个微小的世界，里面有若干的质子和中子。放射性核素是不稳定的，原子核会自己释放出质子和中子，并变成另一种元素，达到了一种更稳定的状态，这种现象就是衰变。好比在一个小屋子里住着很多的原子核，因为“拥挤”，他们经常产生一些小摩擦，气氛非常不稳定。后来有的质子和中子受不了就跑出了这个小屋，组成了新的家庭，而原来的屋子里因为宽松了，大家心情都好了，就变得越来越稳定了。
- 衰变过程中产生了什么？
1897年，卢瑟福和汤姆逊在研究铀的放射性时发现，衰变的主要产物包括两种，并分别用希腊字母表的前两个字母命名为：α射线、β射线，相应地，衰变的类型也被分为α衰变和β衰变。不久后，维拉德发现γ射线。
1)α射线是氦原子核，带有两个质子和两个中子。当发生α衰变时，原来的原子核失去了这两个质子和中子，原子量减少了4，变成了元素周期表中向前数两位的新元素。
由于α射线质量较大，所以穿透能力差，在空气中的射程只有几厘米，只要一张纸或健康的皮肤就能挡住。
2)β射线是电子，带有一个负电荷。当发生β衰变时，原来的原子核放出这个带负电荷的电子同时自身增加了一个正电荷，原子量没有变，但元素变成了周期表中向后数一位的新元素。
β射线是一种高速运动的电子流，质量轻。其电离本领比α射线小得多，但穿透本领更强，β射线的射程短，很容易被铝箔、有机玻璃等材料吸收。
3)γ射线实际上是一种电磁波，在α衰变和β衰变的过程中，经常伴随着γ射线的辐射。
γ射线是光子，不带电，无静止质量，是波长很短的电磁波，电离作用较弱，但是穿透力更强，只有足够厚的铅板才能阻挡。
- 什么是半衰期？
随着α射线和β射线的放出，原来的放射性核素不断变成其他元素，自身的数量就相应减少。每隔一段固定的时间，放射性核素的数量就会衰减为原来的一半，这段固定的时间就是“半衰期”。不同核素的半衰期是不一样的，例如，氮-16半衰期只有7.13秒，而钾-40半衰期有13亿年。
了解了以上有关“衰变”的知识，我们再回头看这道题应该怎么做。先看跟衰变直接相关的答案。铀核的半衰期等于一半数量的铀核衰变需要的时间，而放出一个α粒子所经历的时间是一个原子核衰变的时间，故两者不等，选项C错误；由于该反应放出能量，由质能方程E=mc²可知，衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，选项D错误；再看选项B，根据动量守恒可知，生成的钍核的动量与α粒子的动量等大反向，选项B正确；选项A考察了动量和动能的关系，根据动量，动能，得知，可知，衰变后钍核的质量大，因此动能小于α粒子的动能，选项A错误。
参考文献：
[4] 中国核学会.“核”我探秘——我们身边的核科学技术[M].北京：中国原子能出版社，2015：11.
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