방사성 붕괴

방사성 붕괴

역베타붕괴

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역베타붕괴_역베타붕괴의 두 과정으로 모두 양성자나 중성자가 각각 반중성미자나 중성미자를 포획하여 중성자와 양성자로 변하면서 양전자나 전자를 방출하게 된다.

다양한 베타붕괴의 변종들

한편 베타붕괴는 중성미자를 방출하는 데 양성자나 중성자가 중성미자를 흡수하는 다음의 과정이 있다. 이는 일종의 베타붕괴나 양전자방출 등의 역과정이라 할 수 있어 역베타붕괴라 한다. 이때 한 과정에서 방출되는 중성미자가 역과정에서 흡수될 때에는 이의 반중성미자가 관여하게 된다.

p + \bar{ν} ⟶ n + e^{+}

$p + \bar{\nu} \longrightarrow n + e^+$

n + ν ⟶ p + e^{-}

$n + \nu \longrightarrow p + e^-$

이 과정이 일어날 확률은 매우 작다. 따라서 중성미자나 반중성미자는 물질을 잘 통과하여 관찰하기가 매우 어렵다.

_ 베타붕괴_ 중성자_ 양성자

핵자들을 결합시켜 핵을 형성시키는 강한상호작용은 여기서 다루는 베타붕괴와 역베타붕괴, 또 일종의 베타붕괴인 양전자방출과 전자포획을 설명하지 못한다. 다른 기본적인 상호작용이 필요한데 이것이 바로 약한상호작용(weak interaction)이다. 이것의 힘이 미치는 범위가 10^-17 m 정도로 작아서 몇 기본입자거리 이내에 작용하고 이들을 다른 입자로 변환시킨다. 중력적, 전자기적, 강한 및 약한상호작용 등 이 네 개는 바로 자연의 기본적 상호작용이다. "약한 상호작용"이란 이름은 핵자에 작용하는 다른 단거리의 힘에 비하여 상대적으로 약하기 때문이나 중력보다는 더 강하다. 강한상호작용을 강력이라 하듯이 약한상호작용을 약력이라 하기도 한다.

전자기력 + 약력 -> 전자기약력, 통일장이론의 첫단추

자연에 존재하는 기본 상호작용의 종류가 넷이라는 것은 1968년 와인버그(S. Weinberg)와 살람(A. Salam)에 의하여 전자기적상호작용과 약한상호작용이 통합되면서 셋으로 정리되었다. 이는 마치 전기력과 자기력이 동일한 하나의 상호작용이라는 것을 알아낸 19세기 후반의 맥스웰의 업적과 비견할 만하다. 이렇게 자연의 상호작용을 하나로 묶는 작업을 통일장 이론이라 하는 데 전자기약력(전자기적상호작용과 약한상호작용이 통합된 단일이론)과 강력이 통합되고, 최종적으로 이것과 중력이 통합될 것으로 믿어지고 있다.

[질문1] 불확정성원리를 이용하여 핵에서 방출되는 전자가 핵 속에 존재할 수 없었다는 것을 밝혀라. 단 핵에서 방출되는 전자의 에너지가 최대로 1 Mev 이하라고 하자.

[질문2] 베타붕괴에서 스핀 1/2의 중성미자가 도입되어야 하는지를 각운동량의 관점에서 설명하라. 이때 각운동량이 보존되고, 또한 각운동량 합성법을 이용한다.

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