[현대물리] 베타입자 흡수와 베타붕괴 에너지

목차

1. 이론
2. 베타입자의 흡수
3. Beta decay energy

본문내용

안정된 원자핵은 몇 개나 존재할 수 있을까? 이에 대한 답은 먼저 중성자가 갖는 불안정성을 이해할 때 얻어질 수 있다. 단독으로 존재하는 1개의 중성자는 스스로 붕괴하여 1개의 양성자와 1개의 전자를 생산한다. 어느 핵자와도 결합하지 않은 채 홀로 존재하는 중성자가 100개 있다면, 자발적 붕괴로 인해 11분 후에는 그 수가 50개로 줄어든다. 위의 중성자처럼 붕괴하거나 혹은 그와 비슷한 방법으로 붕괴하는 입자를 방사성 입자(원소)라고 한다. 단독적으로 존재하는 중성자는 방사성 입자이다.
비스무트(원자번호 83)보다 무거운 원소들은 모두 이런 저런 방법으로 붕괴한다. 따라서 그런 원소들을 방사성 원소라고 부른다. 방사성 원소의 원자는 서로 다른 3종류의 방사선을 방출하며, 각 방사선은 그리스 문자의 알파벳을 이용하여 알파, 베타, 감마선이라고 구별하여 부른다. 알파선은 양전하를 띠고, 베타선은 음전하를 띠고 있으나 감마선은 전하를 띠지 않는다. 따라서 자기장을 이용하면 이 3종류의 방사선을 각각 분리해 낼 수 있다.
알파선은 중성자와 2개와 양성자 2개로 구성된 입자 즉, 헬륨 원자핵의 흐름이다. 따라서 헬륨 원자핵을 알파 입자라고도 한다. 베타선은 전자의 흐름이다. 전자는 중성자가 양성자로 전환할 때 원자핵으로부터 방출된다. 이 경우 전자가 중성자 내부에 갇혀 있다가 나온 것처럼 생각하기 쉬운데 사실은 그렇지 않다. 단단한 바위의 표면을 망치로 내려칠 때 튀는 불꽃처럼 어떤 상호 작용의 결과로 생성되는 것이다.
감마선은 질량이 없는 에너지의 흐름이다. 감마선은 가시광선처럼 전자기 복사의 광자로 가시광선보다 훨씬 더 큰 진동수와 에너지를 갖는다. 가시 광선은 원자내의 전자가 어느 한 궤도에서 그보다 에너지 준위가 낮은 궤도로 정렬할 때 방출된다. 이와 비슷한 일을 원자핵 내에서 핵자들이 할 때 감마선이 방출된다. 그런데 감마선은 고 에너지의 광자이므로 감마선이 방출되려면 핵에너지 준위의 변화량이 매우 커야만 한다.
베타붕괴(Beta decay)
베타 붕괴는 핵내에서 양자가 중성자로 또는 역으로 중성자가 양자로 변화하여 핵이 붕괴되는 현상이므로, 중성자 수와 양성자 수의 비를 변화시키기에는 능률이 좋은 붕괴 형식이다. 베타붕괴에는 beta- 입자(음전자)를 방출시키는 경우와 beta+ 입자(양전자)를 방출하는 두 종류의 형식이 있다. 이러한 붕괴를 각각 beta- 붕괴, beta+ 붕괴라고 한다. 또 beta- 혹은 beta+ 붕괴를 일으키는 핵종을 각각 네가트론 에미터, 포지트론 에미터라 부르는 경우가 있다. 중성자 수가 양자수에 비해 너무 많은 핵에서는 beta- 붕괴를 일으킨다. beta- 붕괴에서는 친핵종이 beta- 입자를 방출하여 붕괴하면, 그 원자번호가 1만큼 증가한다. 역으로 양성자 수가 너무 낳은 핵은 beta+ 입자를 방출하여 beta+ 붕괴를 하면, 그 원자번호를 1만큼 감소시킨다. 어떤 경우에도 방출되는 전자의 질량은 양성자, 중성자에 비해 아주 작기 때문에 그 질량 수는 변하지 않는다. <font color=aaaaff>..</font>

참고 자료

없음