[핵물리학] 전기영동에 관한 보고서

소개글

알파붕괴와 터널효과에 대한 제일좋은 자료라고 할 수 있어요~!

목차

○ 알파 붕괴
○ 터널 효과
○ 핵에서 양성자나 He이 아닌 알파입자가가 붕괴되는 이유
○ 붕괴 에너지
○ α입자 에너지
○ 알파붕괴의 양자역학적 접근

본문내용

○ 알파 붕괴
이 붕괴에 의해 원자핵은 원자번호가 2, 질량수가 4만큼 감소한다. 천연 및 인공 방사성원소 중 원자번호가 비교적 높은(83 이상) 핵종에서만 볼 수 있는 현상이다. 반감기는 10-7초~1010년이며, α입자의 에너지는 수 MeV(메가전자볼트)인데, 수명이 짧은 핵종일수록 방출되는 α선의 에너지가 큰 경향이 있다. 1911년 H.가이거와 누탈이 붕괴상수와 α선의 도달거리[飛程] R 사이에 경험법칙으로 log =A+B log R라는 관계가 있는 것을 발견했다. α붕괴의 과정은 원자핵 속에 있는 α입자가 쿨롱반발력의 장벽을 양자역학적 터널효과로 뛰어넘는다는 생각에 입각한 가모-콘든-거니의 이론에 의해 대체로 설명된다. 일반적으로 α붕괴에 의해 생긴 α선의 에너지는 붕괴 결과 생겨난 새 원자핵의 들뜬상태[勵起狀態]에 따라 여러 종류가 된다. 이 사실은 들뜬상태의 성질을 알아내거나 원자핵의 구조를 살피는 데 중요한 단서가 된다.

○ 터널 효과
퍼텐셜을 가지는 힘의 작용 하에서 운동하는 입자가, 자체가 가지는 운동에너지보다 큰 위치에너지를 가지는 영역을 터널을 지나가듯이 통과하는 현상이다. 예를 들면 2개의 중수소핵(重水素核)을 융합시키는 데는 고전역학의 입장에서는 둘 사이에 있는 전기적 장벽(퍼텐셜장벽)을 넘는 데 필요한 1 MeV의 운동에너지를 가져야 하는 것으로 요구되는데, 이 효과를 달성하기 위해서는 이것의 1/100밖에 안 되는 10 keV의 운동에너지를 주면 된다. 또 원자핵이 α붕괴를일으킬 때도 이 효과가 작용하여, α입자가 자체의 운동에너지보다 훨씬 높은 원자핵의 전기적 퍼텐셜을 뚫고 핵 밖으로 방출된다.
이것은 양자역학이 적용되는 극미(極微) 입자가, 입자성과 동시에 파동으로서의 성질을 가지고, 위치와 운동량에 관한 불확정성원리(不確定性原理)가 성립함으로써 일어난다. 즉 입자가 퍼텐셜장벽에 접근하여 운동량이 0에 가까워져 그 불확정성의 정도가 작아지면 위치의 불확정성이 커지며, 순간적으로 장벽 내부에도 입자가 존재할 수 있는 확률이 발생하는 것으로서 설명할 수 있다.