Muon physics

소개글

실험결과 자체는 좀 이상하게 나왔습니다.

참고로만 하시기 바랍니다.

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목차

없음

본문내용

1. 실험원리
이번 실험에서 쓰는 뮤온에 대해서 알아보면 우주선(cosmic rays, 지구 외부에서 날아오는 고에너지 방사선)이 지구 대기에 도달하여 작용하게 되면 cosmic shower가 생성된다. 이들의 대부분은 pions인데 이 물질들이 muon으로 붕괴된다. muon또한 불안정하여 다른 방사능물질처럼 반감기를 가지며 붕괴하게 되는데 식을 살펴보면, 붕괴하는 원래 물질의 남은개수 N의 시간당 변화율은 현재 존재하는 muon에 비례하므로(비례상수는 이미 음의 성질을 가진다고 생각했음),

양변을 적분하면,


초기시간을 0으로 두고 N에 대한 식으로 고치면,

반감기를 구해보면 k를 알 수 있으므로,

k를 N에 관한 식으로 대입하여 정리하면,

즉 고유한 성질(반감기)를 가지며 지수함수적으로 변화하며 붕괴하게 된다(실제 반감기는 1.52 * 10^(-6)s). 고전 물리학에서라면 입자의 속도와 관련 없이 빠르나 느리나 관성기준틀에서 똑같은 간격을 가지고(실험하는 사람이 보기에 똑같은 간격에서) 붕괴하게 될 것이다. 그런데 muon의 특징은 매우 속도가 빠르다는 점이다. 대기중의(자연상의) muon은 0.98c(c는 빛의 속도이다)의 속도를 가지고 있다. 하지만 이렇게 빠른 속도에서의 시간이 과연 절대적일까? (뮤온에서의 시간간격과 실험자의 시간간격이 같을 것인가?)
특수상대성이론에 따르면 속도가 빠를수록 시간이 지연(또는 공간이 축소)하게 된다고 한다. 따라서 이번 실험의 원리는 전압을 이용하여(뮤온은 전하를 띠고 있으므로) 뮤온의 속도에 따라서 뮤온의 붕괴 시간(반감기)을 측정하여 실험자가 보기에 시간이 지연되는지 아닌지를 확인하는 실험이 된다.

참고 자료

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