【ABR 2024-No. 9】原子核の足し算！核反応の方程式をマスターしよう

医学物理士の知識を「読み物」として楽しむシリーズ。 第9問目は、放射化（核反応）のプロセスについてです。一見難しそうな方程式ですが、ルールさえ分かれば実はとてもシンプル。パズルのように解いていきましょう。

今日の英文クイズ (The Question)

Question: Given the following activation equation, what is the missing atom? 4He + 14N = ____ + 1H

A. ¹⁸C

B. ¹⁶O

C. ¹⁷O

D. ¹⁸O

E. ¹⁸F

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日本語訳とキーワード

「次の方程式において、空欄に当てはまる原子は何？」

• activation equation： 放射化の方程式（核反応式）。
• missing atom： 足りない原子。
• nucleons： 核子（陽子と中性子の総称）。
• conserved： 保存される（反応前後で総数が変わらないこと）。

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答えと解説 (Answer & Explanation)

正解は C.¹⁷O（酸素17） です。

核反応の方程式を解く鍵は、「左側（反応前）と右側（反応後）で、数字の合計が同じになる」というルールです。チェックすべき数字は2つあります。

1. 核子数（上の数字：質量数）の合計

反応前（左側）の合計：

• 4 (He) + 14 (N) = 18

反応後（右側）も合計18になる必要があります：

• [　] + 1 (H) = 18
• つまり、空欄の原子の質量数は 17 になります。

2. 陽子数（原子番号）の合計

反応前（左側）の合計：

• ヘリウム(He)は2番 ＋ 窒素(N)は7番 = 9

反応後（右側）も合計9になる必要があります：

• [　] + 水素(H)は1番 = 9
• つまり、空欄の原子は 8番 になります。

原子番号8番といえば……そう、「酸素 (O)」ですね！ 質量数17で酸素なので、正解は ¹⁷O となります。

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ひとこと（ブロック遊びのルール）

4 + 14 = 17 + 1

2 + 7 = 8 + 1

原子核の反応は、まるで「レゴブロック」の組み換えのようです。 反応の前後でブロックの総数は増えたり減ったりせず、ただ組み合わせが変わって別の形（原子）になっただけ。

今回登場した「⁴He + ¹⁴N -> ¹⁷O + ¹H」という反応は、実は1919年にラザフォードが世界で初めて「人工的に元素を変換させた」歴史的な実験でもあります。窒素にアルファ線をぶつけたら酸素に変わった……そんな科学の歴史に思いを馳せると、ただの計算式も少しロマンチックに見えてきませんか？

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