°¨¸¶¼±ÀÇ °æ¿ì º¸ÅëÀÇ ºû¿¡ ºñÇؼ ¿¡³ÊÁö°¡ ¸Å¿ì ³ô¾Æ¼ Æĵ¿ÀÇ ¼º°Ýº¸´Ù´Â ÀÔÀÚÀÇ ¼º°ÝÀÌ ±Ø¸íÇÏ°Ô ³ªÅ¸³´Ù. µû¶ó¼ °¨¸¶¼±Àº ÁÖ·Î ±¤ÀÚ·Î ¹°Áú°ú ¹ÝÀÀÇÑ´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ ¹ÝÀÀÀ¸·Î ÀÔÀÚ¿Í ¹ÝÀÔÀÚÀÇ ½ÖÀ» ¸¸µé¾î³»´Â ½Ö»ý¼º, ¹°ÁúÀÇ ÇÙ°ú Ãæµ¹ÇÏ¿© ¿¡³ÊÁö¸¦ ÀϺΠÀü´ÞÇÏ´Â ÄÞÇÁÅÏ È¿°ú, ¹°Áú ¼ÓÀÇ ÀüÀÚ¸¦ ¶¼¾î³»´Â ±¤ÀüÈ¿°ú µîÀÌ ÀÖ´Ù. ÀÌ Áß¿¡¼ °¨¸¶¼±ÀÇ ¿¡³ÊÁö°¡ Å« °æ¿ì´Â ½Ö»ý¼ºÀÌ, Áß°£ Á¤µµ´Â ÄÞÇÁÅÏ È¿°ú, ÀÛÀº °æ¿ì´Â ±¤ÀüÈ¿°ú°¡ ÁÖµÈ ¹ÝÀÀÀÌ´Ù.
½Ö»ý¼º - ÀüÀÚ¿Í ¾çÀüÀÚ¸¦ ½ÖÀ¸·Î ¸¸µé¾î³½´Ù.
graphic |
|
ÀüÀÚ-¾çÀüÀÚÀÇ ½Ö»ý¼º_°¨¸¶¼±ÀÌ ÇÙ ÁÖº¯¿¡¼ ÀüÀÚ¿Í ¾çÀüÀÚ¸¦ »ý¼ºÇÑ´Ù.
|
½Ö»ý¼º(pair production)Àº ÁÖ·Î ±¤ÀÚ°¡ ÀÔÀÚ¿Í ¹ÝÀÔÀÚ¸¦ »ý¼ºÇÏ´Â °ÍÀ¸·Î ±¤ÀÚ°¡ ¹°Áú°úÀÇ »óÈ£ÀÛ¿ëÀ¸·Î ¿¡³ÊÁö¸¦ ÀÒ´Â °úÁ¤ÀÇ ÇϳªÀÌ´Ù. ½Ö»ý¼ºÀº º¹»ç ¿¡³ÊÁö°¡ ¹°ÁúÀ» ¸¸µé¾î¼ À̵éÀÇ Áú·®¿¡³ÊÁö»Ó¸¸ ¾Æ´Ï¶ó ¿îµ¿¿¡³ÊÁö¸¦ ¸¸µé¾î ³»´Â °æÀ̷οî Çö»óÀÌ´Ù. ÁÖ·Î ±âº»ÀÔÀÚ Áß¿¡¼ ÀüÀÚ¿Í ÀÌÀÇ ¹Ý¹°ÁúÀÎ ¾çÀüÀÚ¸¦ ¸¸µé°Ô µÇ´Â µ¥ À̶§ ±¤ÀÚ´Â Àüü ¿¡³ÊÁö¸¦ ÀÒ¾î¹ö¸®°í ¼Ò¸êÇÏ°Ô µÈ´Ù. ÀüÀÚ-¾çÀüÀÚ ½ÖÀ» ¸¸µå´Â ±î´ßÀº À̵éÀÇ Áú·®¿¡³ÊÁö°¡ ¸ðµÎ 0.511 MeV·Î¼ ¼Ò¸³ÀÚ Áß¿¡¼ Áß¼º¹ÌÀÚ¸¦ Á¦¿ÜÇÏ°í Áú·®ÀÌ °¡Àå À۱⠶§¹®ÀÌ´Ù. ÀüÀÚ-¾çÀüÀÚ ½ÖÀ» ¸¸µé±â À§Çؼ´Â µÑÀÇ Áú·®º¸´Ù Å« ¿¡³ÊÁö¸¦ °¡Á®¾ß ÇÏ´Â µ¥ ÀÌ·¯ÇÑ ±¤ÀÚ´Â 1.022 MeV ÀÌ»óÀÎ °¨¸¶¼±ÀÌ´Ù.
ÀÌ ½Ö»ý¼º °úÁ¤¿¡¼ ÀüÀÚ-¾çÀüÀÚ°¡ °¡Áö´Â Àüü ¿¡³ÊÁö´Â ¿ÀÁ÷ ±¤ÀڷκÎÅÍ »ý±ä´Ù¸é \[ \hbar \omega = E_e + E_p = (m_0 c^2 + K_e) + (m_0 c^2 + K_p) = 2m_0 c^2 + K_e + K_p \] ÀÌ´Ù. ¿©±â¼ $m_0$´Â ¾çÀüÀÚ¿Í ÀüÀÚÀÇ Áú·®ÀÌ°í, $K_e$´Â $K_p$´Â °¢°¢ ÀüÀÚ¿Í ¾çÀüÀÚÀÇ ¿îµ¿¿¡³ÊÁöÀÌ´Ù. ½ÇÁ¦ ±¤ÀÚ°¡ °¡Áø ¿îµ¿·®ÀÌ ½Ö»ý¼º ÈÄ¿¡µµ ¿ª½Ã º¸Á¸µÇ¾î¾ß ÇÏ´Â µ¥ ¸¸ÀÏ ¿ÀÁ÷ ±¤ÀÚ¿Í ÀüÀÚ, ¾çÀüÀÚ¸¸ °ü¿©ÇÑ´Ù¸é ¿¡³ÊÁö¿Í ¿îµ¿·®ÀÌ µ¿½Ã¿¡ º¸Á¸µÇ´Â °ÍÀº ºÒ°¡´ÉÇÏ´Ù. ÀÌ´Â °Å½ÃÀûÀÎ µÎ ¹°Ã¼°¡ Ãæµ¹Çؼ ÇÑ µ¢¾î¸®°¡ µÇ´Â °úÁ¤¿¡¼ ¿¡³ÊÁö¸¦ ÀÒÀ» ¼ö ¹Û¿¡ ¾ø´Ù´Â »ç½Ç·Î ½±°Ô È®ÀÎÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. µû¶ó¼ ±¤ÀÚ Çϳª°¡ ½Ö»ý¼ºÀ» Çϱâ À§Çؼ´Â ÁÖº¯¿¡ ¹«°Å¿î ÇÙÀÌ ÀÖ¾î¼ ¿îµ¿·®À» Èí¼öÇÒ ¼ö ÀÖ¾î¾ß ÇÑ´Ù.
ÄÞÇÁÅÏ »ê¶õ - °¨¸¶¼±ÀÇ ±¤ÀÚ°¡ ÇÙ°ú Ãæµ¹ÇÑ´Ù.
ÄÞÇÁÅæ È¿°ú´Â ±¤ÀÚ°¡ ´Ù¸¥ ÀÔÀÚ¿Í Ãæµ¹Çؼ ÀÔÀڷμÀÇ Ãæµ¹¹ýÄ¢¿¡ µû¶ó ±¤ÀÚÀÇ Áø·Î°¡ º¯ÇÏ°í ¿¡³ÊÁö¸¦ ÀÒ´Â °úÁ¤ÀÌ´Ù. ÀÌ´Â ±¤¾çÀÚ¼³À» Á÷Á¢ÀûÀÎ Ãæµ¹·Î È®ÀÎÇÑ ÃÖÃÊÀÇ ½ÇÇèÀÌ´Ù. (ÀÌ¿¡ ´ëÇؼ '±¤¾çÀÚ¼³' ´Ü¿øÀÇ 'ÄÞÇÁÅÏ È¿°ú' ¿¡¼ ´Ù·ç°í ÀÖ´Ù) ÆÄÀå $\lambda$ÀÇ ±¤ÀÚ°¡ Ãæµ¹ ÈÄ »ê¶õµÉ ¶§ÀÇ ÆÄÀå $\lambda'$¿ÍÀÇ °ü°è´Â ´ÙÀ½°ú °°´Ù. \[ \lambda'-\lambda = \frac{h}{m_0 c} (1-\cos\theta) \] ¿©±â¼ $m_0$´Â ±¤ÀÚ¿Í Ãæµ¹ÇÑ Á¤Áö»óÅÂÀÇ ÀÔÀÚÀÇ Áú·®ÀÌ°í $\theta$´Â ±¤ÀÚÀÇ »ê¶õ°¢ÀÌ´Ù. $\frac{h}{m_0 c}$ÀÎÀÚ, Áï ÄÞÇÁÅÏ ÆÄÀåÀº ÀüÀÚ¿¡ ´ëÇØ 2,426 fm À¸·Î ÀÌ´Â ÀÔ»ç ±¤ÀÚÀÇ ¿¡³ÊÁö¿¡ ¹«°üÇÏ´Ù. ±¤ÀÚÀÇ ¿¡³ÊÁö°¡ ÀüÀÚÀÇ Áú·®¿¡³ÊÁöº¸´Ù ¿ùµîÈ÷ Å« °¨¸¶¼±À̶ó¸é $\lambda$´Â $\lambda'$¿¡ ºñÇؼ ¹«½ÃÇÒ ¼ö ÀÖ¾î¼ »ê¶õµÈ °¨¸¶¼±ÀÇ ¿¡³ÊÁö $E'$´Â $\theta = 0$ ¿µ¿ªÀ» Á¦¿ÜÇÏ°í \[ E' \approx \frac{m_0 c^2}{1-\cos\theta} \] ÀÌ´Ù.
±¤ÀüÈ¿°ú - °¨¸¶¼±ÀÇ ±¤ÀÚ°¡ ¹°ÁúÀÇ ÀüÀÚ¸¦ Æ¢¾î ³½´Ù.
graphic |
|
°¨¸¶¼±¿¡ ÀÇÇÑ ±¤ÀüÈ¿°ú_°¨¸¶¼±ÀÌ ¿øÀÚÀÇ ±Ëµµ ÀüÀÚ¸¦ ¶Þ°Ü³»°í ¼Ò¸êÇÑ´Ù.
|
±¤ÀüÈ¿°ú´Â ±¤ÀÚ°¡ ±× ¿¡³ÊÁö¸¦ ÀüºÎ ÀüÀÚ¿¡°Ô Àü´ÞÇÏ°í ¿ÏÀüÈ÷ ¼Ò¸êÇÏ´Â °ÍÀÌ´Ù. (ÀÌ¿¡ ´ëÇؼ '±¤¾çÀÚ¼³'°ú 'ºûÀÇ ¾çÀÚ·Ð' ÀýÀÇ '±¤ÀüÈ¿°ú'¿¡¼ ´Ù·ç°í ÀÖ´Ù) ÀÌ´Â ±¤ÀÚ°¡ ¹°Áú°ú »óÈ£ÀÛ¿ëÇÏ¿© ¿¡³ÊÁö¸¦ ÀҰųª Èí¼öÇÏ´Â ¼¼ °úÁ¤ Áß¿¡¼ °¡Àå ¿¡³ÊÁö°¡ ³·Àº ¿µ¿ª¿¡¼ ÁÖ·Î ÀϾ¼ ´ëü·Î 0.5 MeV Á¤µµ ÀÌÇÏ¿¡¼´Â ÁÖµÈ ¿ªÇÒÀ» ÇÑ´Ù.
±¤ÀÚ°¡ ¹°Áú¿¡ ÁøÀÔÇÏ¸é ¹°ÁúÀ» ÀÌ·ç´Â ¿øÀÚÀÇ ÀüÀÚ¸¦ ¹æÃâ½ÃÅ°°í ¼Ò¸êÇÑ´Ù. ÀÌ °úÁ¤¿¡¼ ÀüÀÚ¿Í ÀÌ¿Â ¿øÀÚ´Â ¿¡³ÊÁö¿Í ¿îµ¿·®À» °¡Áö´Â µ¥ ´ÙÀ½°ú °°ÀÌ À̵éÀÇ º¸Á¸¹ýÄ¢À» ¸¸Á·ÇØ¾ß ÇÑ´Ù. \[ \hbar \omega = p_\gamma c = K_e + K_a + E_B \] \[ \vec{p}_{\gamma} = \vec{p}_e + \vec{p}_a \] ¿©±â¼ $K_e$, $K_a$´Â °¢°¢ ¹æÃâµÇ´Â ÀüÀÚ¿Í µÇÆ¢´Â ÇÙÀÇ ¿îµ¿¿¡³ÊÁöÀÌ°í, $E_B$´Â ±Ëµµ ÀüÀÚÀÇ °áÇÕ¿¡³ÊÁöÀÌ´Ù. ¶ÇÇÑ $\vec{p}_\gamma,~ \vec{p}_e,~ \vec{p}_a$´Â °¢°¢ ÀÔ»çÇÏ´Â °¨¸¶¼±°ú ¹ÝÀÀ ÈÄÀÇ ÀüÀÚ, ÇÙÀÇ ¿îµ¿·®ÀÌ´Ù. ÀÌ ¹ÝÀÀÀÌ ½Ö»ý¼º°ú ºñ½ÁÇÏ°Ô ÇÑ ÀÔÀÚ°¡ µÎ ÀÔÀÚ¸¦ ¸¸µå´Â °ÍÀÌÁö¸¸ ¿©±â¼´Â $E_B$°¡ Ãß°¡·Î ¿¡³ÊÁö¸¦ Èí¼öÇϹǷΠµÎ ½ÄÀÌ ¸ðµÎ ¸¸Á·µÉ ¼ö ÀÖ´Ù. ´ëü·Î µÇÆ¢´Â ÇÙÀÇ Áú·®ÀÌ ÀüÀÚº¸´Ù ¿ùµîÈ÷ ¹«°Å¿ö¼ ´ëºÎºÐÀÇ ¿¡³ÊÁö°¡ ÀüÀÚ¿¡ Àü´ÞµÇ¹Ç·Î ¹æÃâµÇ´Â ÀüÀÚ´Â \[ K_e \cong \hbar \omega - E_B \] ÀÇ ¿¡³ÊÁö¸¦ °¡Áú °ÍÀÌ´Ù. À̶§ ¸¸ÀÏ °¨¸¶¼±ÀÌ 0.5 MeV ÀÌ»óÀ̶ó¸é ÁÖ·Î $K$ ²®ÁúÀÇ ÀüÀÚ°¡ ¹æÃâµÈ´Ù. ±¤ÀüÈ¿°ú´Â ¿øÀÚÀÇ ³»ºÎ ±Ëµµ ÀüÀÚ°¡ ºüÁ®³ª°¡¹Ç·Î À̸¦ ä¿ì±â À§Çؼ ¹Ù±ù ÀüÀÚ°¡ ÀüÀÌÇÏ¿© X¼±ÀÌ ¹æÃâµÇ°Å³ª ¿ÀÁ¦ ÀüÀÚ(Auger electron)¸¦ ¹æÃâÇÑ´Ù.
[Áú¹®1] °¨¸¶¼±ÀÌ ¹°Áú°ú ½Ö»ý¼º, ÄÞÇÁÅÏ »ê¶õ, ±¤ÀüÈ¿°úÀÇ ¼¼ ¹æ½ÄÀ¸·Î »óÈ£ÀÛ¿ëÀ» ÇÒ ¶§ ¾î´À ¹æ½ÄÀ¸·Î ¿¡³ÊÁö¸¦ ÀÒ°Ô µÇ¾ú´ÂÁö¸¦ ÆǺ°ÇÒ ¼ö ÀÖ´Â ¹æ¹ýÀÌ ¹«¾ùÀÏÁö »ý°¢ÇØ º¸ÀÚ.
[Áú¹®2]
ÇÑ °¨¸¶¼±ÀÌ ÀüÀÚ-¾çÀüÀÚ ½ÖÀ» »ý¼ºÇÏ´Â °úÁ¤¿¡¼ ÀÌµé ¸¸À¸·Î ¿îµ¿·®°ú ¿¡³ÊÁö º¸Á¸¹ýÄ¢À» ÃæÁ·½Ãų ¼ö ¾ø´Ù´Â °ÍÀ» Áõ¸íÇ϶ó. (¿ì¼± ¿¡³ÊÁöº¸Á¸¹ýÄ¢À» Àû¿ëÇÏ°í, ÀÌ °á°ú·ÎºÎÅÍ ¿îµ¿·®Àº º¸Á¸µÉ ¼ö ¾ø´Ù´Â °ÍÀ» Áõ¸íÇÏ¸é µÈ´Ù)
[Áú¹®3]
°°Àº ¿¡³ÊÁöÀÇ µÎ °¨¸¶¼±ÀÌ ¸¸³ª¼ ÀüÀÚ-¾çÀüÀÚ ½Ö»ý¼ºÀÌ ÀϾ ¼ö ÀÖ´Ù. ÀÌµé ¸¸À¸·Î ¿îµ¿·®°ú ¿¡³ÊÁö º¸Á¸¹ýÄ¢À» ÃæÁ·½Ãų ¼ö ÀÖÀ»±î? ÀÌ°Ô °¡´ÉÇÏ´Ù¸é À̶§ °¨¸¶¼±ÀÇ ÃÖ¼Ò ¿¡³ÊÁö´Â ¾ó¸¶Àΰ¡?
[Áú¹®4] °¨¸¶¼±ÀÇ ¿¡³ÊÁö°¡ ¸Å¿ì Å©´Ù¸é ¹Â¿Â°ú ¹Ý¹Â¿ÂÀÇ ½Ö»ý¼ºµµ °¡´ÉÇÏ´Ù. ÀÌ °æ¿ì °¨¸¶¼±ÀÇ ÃÖ¼Ò ¿¡³ÊÁö´Â ¾ó¸¶Àΰ¡? ¹Â¿ÂÀÇ Áú·®Àº $105.66~\mathrm{MeV}/c^2$À¸·Î ÀüÀÚÁú·®ÀÇ ¾à 206.8 ¹èÀÌ´Ù.
_ ÄÞÇÁÅÏ ÆÄÀå_ ÄÞÇÁÅÏ È¿°ú_ ±¤ÀüÈ¿°ú_ Áß¼º¹ÌÀÚ_ ±¤¾çÀÚ¼³_ ¹Ý¹°Áú_ ¹ÝÀÔÀÚ_ ¾çÀüÀÚ_ °¨¸¶¼±_ ¿îµ¿·®_ ÀüÀÌ_ Æĵ¿_ ÀÌ¿Â_ X¼±
|