共通テスト（理科） 過去問
令和6年度（2024年度）本試験
問69 (物理（第1問） 問6)

原子核反応におけるエネルギーの出入りは、反応の前後での質量の変化を調べることで分かります。

反応前の質量の和は

1.0073u+11.9967u=13.0040u

となり反応後の質量13.0019uよりも大きくなっています。

質量とエネルギーの等価性により、核エネルギーが放出されたことがわかります。

半減期とは、放射性同位元素の原子核の数が崩壊によって半分になるまでにかかる時間のことです。

半減期をTとすると、40分間で1/16になったので

1/16=(1/2)⁴

より

T=40/4=10

よって半減期は10分になります。

解答　オ：放出された  カ：10分

解説

反応前の質量の総和は

1.0073u + 11.9967u =13.0040u

であり、反応後の質量は

13.0019u

なので、0.0021uだけ減少しています。

反応の前後で質量が減少したということは、

核エネルギーが放出されたことを意味します。

半減期をTとしたとき、

はじめのx倍になるのにかかる時間をtとすると、

x = (1/2)^t/T

となります。x=1/16、t=40分を代入して

1/16 = (1/2)^40分/T

(1/2)⁴ = (1/2)^40分/T

4 = 40分/T

T = 10分

半減期は10分となります。

よって答えは　オ：放出された  カ：10分　となります。