쌍생성

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쌍생성
Pairproduction.png
빛-물질 상호작용
낮은 에너지 현상 광전 효과
중간 에너지 현상 컴프턴 산란
높은 에너지 현상 쌍생성

쌍생성(pair production)이란 기본입자(주로 전자나 그 외의 보손입자)와 그의 반입자가 생성되는 것을 말한다. 이는 한 쌍을 생성할 수 있을 만큼 충분한 에너지(적어도 두 입자의 총 정지질량 에너지만큼)가 공급돼야만 가능하고 에너지와 운동량이 보존돼야 한다.[1] 생성된 입자의 그 외의 모든 양자수(각운동량, 전하량)의 합은 0이다. 따라서 만들어진 입자들은 서로 반대의 값을 갖는다. 예를 들어 한 입자의 기묘도가 +1이면 다른 입자는 반드시 -1 이 돼야 한다.

핵물리에서는 높은 에너지의 광자근처에서 상호작용하여 운동량 보존의 법칙에 위배되지 않도록 전자양전자쌍을 만드는 것을 말한다. 처음에 광자의 운동량이 무언가에 의해 흡수되어야만 하기 때문에 쌍생성은 하나의 광자만 있는 빈 공간에서는 일어날 수 없다. 핵 또는 또 다른 광자가 쌍생성 전후의 에너지와 운동량이 모두 보존될 수 있도록 한다.

광자-핵의 쌍생성은 광자의 에너지가 전자의 정지질량에너지의 두 배(1.022MeV)가 넘는 경우에만 일어날 수 있다. 광자-광자의 쌍생성의 경우에는 각 광자의 에너지가 511keV이상이면 가능하다. 높은 에너지의 타우온과 같은 다른 경입자(lepton)에서도 이와 같은 보존법칙이 적용된다. 두 광자는 각각 한 입자의 정지질량에너지를 지녀야 하고, 하나의 광자와 무거운 핵의 경우 광자는 입자 쌍 전체의 정지질량에너지를 지녀야한다. 이러한 상호작용은 패트릭 블래킷에 의해 처음으로 관측되었고 이로 인해 1948년에 노벨 물리학상을 수상하였다.[2]

각주[편집]

  1. Das, A.; Ferbel, T. (2003년 12월 23일). 《Introduction to Nuclear and Particle Physics》 (영어). World Scientific. ISBN 9789814483339. 
  2. Bywater, Jenn (2015년 10월 29일). “Exploring dark matter in the inaugural Blackett Colloquium”. 《Imperial College London》. 2016년 8월 29일에 확인함. 

같이 보기[편집]