| English | 의미 |
|---|---|
| radiation/ˌreɪdɪˈeɪʃn/ | 방사선 |
| positron/ˈpɒzɪtrɒn/ | 양전자 |
| photon/ˈfəʊtɒn/ | 광자 |
| penetration/ˌpenɪˈtreɪʃn/ | 투과력 |
| ionising/ˈaɪənaɪzɪŋ/ | 이온화 |
| deflected/dɪˈflektɪd/ | 편향됨 |
| antiparticles/ˌæntɪˈpɑːtɪklz/ | 반입자 |
| neutrinos/njuːˈtriːnəʊz/ | 중성미자 |
세 종류의 방사선(radiation)
- 불안정한 nucleus는 **방사선(radiation)**을 뱉어내며 안정화된다.
- 세 가지 종류가 있다 — 알파(alpha), 베타(beta), 감마(gamma) — 매우 다른 거동을 보인다.
- 이들을 구별하는 것이 이 주제의 핵심이다.
각각의 의미
- 알파(α): 헬륨 nucleus ($^{4}_{2}\alpha$), 전하 $+2e$, 질량 $\approx 4\ \text{u}$.
- β: 빠른 전자($\beta^{-}$) 또는 양전자($\beta^{+}$), 전하 $\mp e$, 질량이 매우 작음.
- γ: 고에너지 광자, 전하 없음, 질량 없음.
방사성 붕괴
A = A₀·bᵗ
활성도 감쇠는 지수함수적 — 기저 b를 1보다 낮게 설정하십시오.
알파 입자는:
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알파 입자는 $^{4}_{2}\alpha$ — 전하가 $+2e$인 헬륨-4 원자핵입니다.
투과력과 이온화
- α: 종이에 막힘; 강한 이온화 능력.
- β: 알루미늄 몇 mm에 막힘.
- γ: 두꺼운 납에 의해만 감쇠됨; 약한 이온화 능력.
각 방사선과 이를 차단하는 물질을 매칭하십시오.
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침투력은 α < β < γ이며, 이온화 능력은 그 반대입니다(α가 가장 강력한 이온화체).
세 가지 중 α 방사선이 가장 강력하게 이온화합니다.
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네 — α는 가장 강력한 이온화체(따라서 침투력이 가장 약함)이며, γ는 가장 약한 이온화체(침투력이 가장 강함)입니다.
전기장 내에서
- 전하에 힘을 가함: α는 음극으로 편향되고, **β$^{-}$**는 그 반대 방향으로, γ는 전혀 편향되지 않음.
- 힘은 $F = Eq$이므로, α는 β보다 두 배 더 큰 힘을 받지만, 질량이 수천 배 크므로 훨씬 적게 꺾임.
- 동일한 장벽에서 두 전하 입자에 대한 같은 규칙: 전하로 힘을 비교하고, $\dfrac{q}{m}$로 가속도를 비교함.
알파 입자, β⁻ 입자 및 감마 선이 같은 균일 전기장에 나란히 진입합니다. 올바른 진술은 무엇입니까?
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반대 전하는 반대 방향으로 밀립니다. β⁻은 전하 대 질량 비가 훨씬 크므로 훨씬 더 큰 가속도를 받습니다. 전하가 없는 γ는 힘에 영향을 받지 않습니다.
반입자와 중성미자
- 모든 입자에는 반입자가 있음 — 같은 질량, 반대 전하 (양전자는 전자의 반입자).
- β 붕괴에서는 항상 (반)중성미자도 방출됨: 질량이 거의 없고, 전하가 없으며, 탐지가 매우 어려움.
포지트론은 전자의 ____입니다.
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반입자는 동일한 질량을 가지지만 반대 전하를 띤다 — 양전자는 $+e$에 대한 전자 $-e$이다.
β가 연속적인 이유
- α 붕괴는 에너지를 두 입자가 공유함 → α는 단일 고정된 에너지를 가짐 (불연속).
- β 붕괴는 에너지를 세 입자(중성미자 포함)가 공유함 → β 에너지는 0부터 최대값까지의 범위를 가짐 (연속).
β 입자는 에너지가 다음 세 입자 사이에 공유되기 때문에 연속적인 에너지 범위를 가져서 방출됩니다:
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세 입자가 에너지를 공유하므로 β는 최대값까지 어떤 양을 취할 수 있습니다. α 붕괴는 두 입자 간에 에너지를 공유하여 α의 에너지를 고정시킵니다.
붕괴 방정식
- α: $^{A}_{Z}\text{X} \to {}^{A-4}_{Z-2}\text{Y} + {}^{4}_{2}\alpha$.
- β$^{-}$: $^{A}_{Z}\text{X} \to {}^{A}_{Z+1}\text{Y} + {}^{0}_{-1}\beta + \bar{\nu}_{e}$ (중성자가 양성자로 변함).
- β$^{+}$: $^{A}_{Z}\text{X} \to {}^{A}_{Z-1}\text{Y} + {}^{0}_{+1}\beta + \nu_{e}$ (양성자가 중성자로 변함).
α 붕괴에서 핵자 수 $A$은 얼마나 감소합니까?
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α가 4개의 핵자(양성자 2개 + 중성자 2개)를 가져가므로 $A$은 4만큼 감소하고($Z$은 2만큼 감소합니다).
β$^{-}$ 붕괴에서 양성자 수 $Z$은:
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중성이 양성자로 변하므로 $Z$은 1만큼 상승하고 $A$은 동일하게 유지됩니다.
worked example: 질소-12와 전장
질소-12, $^{12}_{7}\text{N}$, 양전자를 방출하며 붕괴합니다. 방출된 양전자와 α 입자가 동일한 균일한 전기장을 통과합니다.
- 방정식: $^{12}_{7}\text{N} \to {}^{12}_{6}\text{C} + {}^{0}_{+1}\beta + \nu_{e}$. 확인: $12 = 12 + 0$ 및 $7 = 6 + 1$.
- 양전자의 전하: $+e$ — 전자의 반입자.
- 장 내 힘: $F = Eq$, 따라서 $\dfrac{F_{\alpha}}{F_{\beta}} = \dfrac{2e}{e} = 2$.
- 가속도: $a = \dfrac{Eq}{m}$, 따라서 $\dfrac{a_{\alpha}}{a_{\beta}} = \dfrac{2e / 4\,\text{u}}{e / (\text{u}/1840)} \approx \dfrac{1}{3700}$—포지트론이 수천 배 더 크게 가속됨.
- 확인: 두 배의 힘이지만 사천 배의 질량: α는 거의 굽지 않습니다. 둘 다 **+**이므로 같은 방향으로 밀립니다.
원자핵 X(전하 $+2e$, 질량 $4\ \text{u}$)와 원자핵 Y(전하 $+e$, 질량 $3\ \text{u}$)가 같은 균일 전기장에 있습니다. X의 가속도와 Y의 가속도의 비율은 무엇입니까?
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$a = \dfrac{Eq}{m}$이므로 비율은 $\dfrac{2/4}{1/3} = \dfrac{0.5}{0.333} = 1.5$입니다. 힘의 비율만으로는 $2$가 되겠지만, 질량 변화로 인해 달라집니다.
β$^{-}$ 입자는 원자핵에서 나옵니다 — 중성자가 양성자로 변하기 때문이며, 궤도를 도는 전자가 아닙니다. γ선은 어떤 $A$나 $Z$도 변경하지 않으며, 에너지만 방출합니다. 그리고 β 에너지가 연속인 이유는 (반)중성미자가 에너지를 공유하기 때문입니다 — 이는 해당 주제에서 시험에서 가장 자주 나오는 "설명" 문제입니다.
이해했습니다
- α = He 원자핵, $+2e$, $4\ \text{u}$ (종이에 막힘, 강력한 이온화); β = 전자/양전자 (Al로 막힘); γ = 광자 (납)
- 장 내에서: 힘 $\propto q$, 가속도 $\propto \dfrac{q}{m}$; α와 β$^{-}$은 반대 방향으로 굽고, γ는 굽지 않음
- β 붕괴에서는 (반)중성미자가 방출되어 에너지 스펙트럼이 연속입니다; α: $A{-}4, Z{-}2$; β$^{-}$: $Z{+}1$; β$^{+}$: $Z{-}1$