第77回 午前 62

重荷電粒子の質量衝突阻止能で正しいのはどれか。

出典：厚生労働省公開PDF（令和7年版）

✅ 正解を表示

5．入射粒子のエネルギーに反比例する。

解説

✔　線衝突阻止能とは？：「物質のブレーキ力」

線衝突阻止能とは、陽子線やα線のような荷電粒子が物質の中を進むときに、周りの原子との衝突（電離・励起）によって、どれだけエネルギーを失っていくかを示す指標です。言わば「物質が荷電粒子にかけるブレーキの強さ」のようなものです。

そして、質量衝突阻止能は、このブレーキ力を物質の密度で割り算することで、物質ごとの密度（スカスカか、ぎっしりか）の影響を取り除き、純粋な「ブレーキ性能」を比較できるようにした値です。

✔　ベーテの式が示す「ブレーキの強さ」の決まり方

このブレーキの強さ（質量衝突阻止能 S/ρ）が何に依存するかは、ベーテの式で表されます。

その関係をざっくりとまとめると、以下のようになります。

質量衝突阻止能 ∝ (入射粒子の電荷)² / (入射粒子のエネルギー)

つまり、ブレーキ力は…

入射粒子の電荷(z)の2乗に比例する
- 電荷が大きい粒子ほど、周りの電子を強く引きつけるため、ブレーキは強くかかる。
入射粒子のエネルギー(E)に反比例する
- 高エネルギーで速い粒子ほど、原子の横をあっという間に通り過ぎてしまうため、相互作用する時間が短く、ブレーキは弱くなる。

✔　各選択肢について

1． 物質の密度に反比例する。

２．物質の原子番号に反比例する。

3．入射粒子の質量に反比例する。

4．入射粒子の電荷数に比例する。

5．入射粒子のエネルギーに反比例する。

出題者の“声”

この問題は、放射線物理学の最重要公式の一つ、「ベーテの式」の本質を理解しておるかを問うておる。あの長い数式を丸暗記せい、というわけではない。

「何に比例し、何に反比例するのか」という、その物理的な意味を掴んでおるかが大事なのじゃ。

ワシが仕掛けたワナは「電荷」と「電荷の2乗」の違い。うっかりしていると4番を選んでしまうじゃろ。

「エネルギーに反比例」という、「エネルギーが大きいと速すぎて止まれない」というイメージを持てるかが勝負の分かれ目じゃった。

このポイントさえ押さえていれば、確実に得点できる問題じゃ。

臨床の“目”で読む

「入射粒子のエネルギーに反比例する」という性質こそが、最先端の粒子線治療（陽子線治療や重粒子線治療）の基本原理であり、最大のメリットを生み出しています。

ーブラッグピーク（Bragg Peak）の形成ー

陽子などの重荷電粒子は、高エネルギーで体内に侵入します。このとき、エネルギーが高いため阻止能は低く、体の表面近くの正常組織にはあまりエネルギーを与えません。
粒子は体内を進むにつれて徐々にエネルギーを失い、速度が遅くなっていきます。
速度が遅くなると、ベーテの式の通り阻止能が急激に増大し、止まる直前に持っているエネルギーの大部分を放出します。
この、止まる直前にエネルギー放出が最大になる現象を「ブラッグピーク」と呼びます。

ー粒子線治療への応用ー

このブラッグピークを利用することで、体の表面や、がんの手前にある正常組織へのダメージを最小限に抑えながら、がん病巣の位置にピンポイントで最大のダメージを与えることが可能になります。

これは、体を突き抜けていくX線治療にはない、粒子線治療ならではの大きな利点です。

阻止能の原理が、そのまま最先端のがん治療を支えているのです。

今日のまとめ

第77回午前 62