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"알파 입자"의 두 판 사이의 차이

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알파 입자는 자연적으로 발생하기도 하지만, [[핵반응]]에 이용될 수도 있을 정도로 높은 에너지를 가지고 있기 때문에, 이에 관한 연구는 [[핵물리학]]의 아주 초창기를 이끌어 왔다. 물리학자인 [[어니스트 러더퍼드]]는 알파 입자를 이용하여 [[윌리엄 톰슨]]의 이른바 "자두푸딩" 형태라던 원자 모형(양전하와 음전하가 골고루 분포하여 원자가 중성을 유지한다는 모형)이 틀렸다는 것을 증명하였다. 그는 알파 입자에 부딪히면 빛이나는 스크린에 얇은 금박을 가로막아 두었다. "자두푸딩" 모형이 맞다는 가정하에, 알파 입자는 금박의 퍼져있는 양전하와 반응해서 약간 휘어져야만 할 것이다. 하지만 일부 알파 입자는 예상보다 매우 큰 각도로 휘었으며, 일부는 되튕기기까지도 했던 것이다. 비록 대다수의 알파 입자가 예상대로 직진하기는 했지만, 러더퍼드는 되튕기기까지 한 알파 입자를 보며, "대포를 종이에 대고 쏘았더니 되돌아온 꼴"이라고 하기도 했다. 곧 원자의 양전하는 중심의 매우 조그만 영역에 집중되어 있어서, 알파 입자와 같은 양전하를 되튕길 정도라고 결론지었다. 이 영역은 이후 [[원자핵]]이라고 정의되었다. 그 당시는 알파 입자 스스로도 원자핵이라는 것이나 [[양성자]] 및 [[중성자]]의 존재 여부조차 알려지지 않았었다. 러더퍼드의 실험으로 말미암아 [[보어]]의 원자 모형이 탄생하였다.
 
==알파 입자에 대한 자료붕괴==
 
=알파 붕괴=
 
가장 잘 알려진 알파입자들은 무거운 원자 (원자량이 106보다 큰 원소들이 알파붕괴 하면서 방출한 것들이다. 원자가 알파붕괴를 하면서 알파입자를 방출할 때, 핵자 4개가 빠져나감에 따라 그 원자의 질량수는 4만큼 감소한다. 이 원자의 원자번호는 양성자 2개를 방출함에 따라 2만큼 떨어지고, 새로운 원소가 된다. 이러한 핵변환의 예로는 알파 붕괴에 의해 우라늄이 토륨이 되는 것 또는, 라듐이 라돈 가스가 되는 것 등이 있다.
알파 입자들은 보통 초우라늄 원소들로 알려진 우라늄, 토륨, 악티늄, 라듐 등의 큰 방사성 원자핵들로부터 방출된다. 다른 종류의 붕괴와는 달리, 알파붕괴의 과정에는 알파붕괴를 할 수 있는 최소 크기의 원자핵을 반드시 가지고 있어야한다. 현재까지 발견된 알파붕괴를 할 수 있는 가장 작은 원자핵은 가장 가벼운 텔루륨(원자번호 52번) 핵종이다. 알파선을 방출하는 몇몇 과정에서는 감마선을 방출하면서 원자핵을 들뜬 상태로 만드는 경우도 있다.
 
===알파 붕괴의 과정===
 
베타 붕괴와는 달리, 알파붕괴의 기본적인 상호반응은 전자기력과 핵력의 균형이다. 알파붕괴는 양쪽 모두 양전하를 띠고 있는 알파입자와 나머지 원자핵 사이의 전자기적 반발을 핵력이 억누르고 있는 것의 결과이다. 고전물리학에서, 알파입자들은 원자핵 내의 강한 힘으로부터 만들어진 퍼텐셜우물(potential well)로부터 탈출할 충분한 에너지를 가지고 있지 않다. 그러나, 양자터널현상(quantum tunnelling)은 알파입자들이 핵력을 이길 만큼의 에너지가 없음에도 탈출할 수 있도록 한다.
 
==3체 핵분열==
 
특별히 에너지가 많은 알파입자들은 매우 드문(100번 중 1번꼴) 3체 핵분열의 핵분열 과정에서 생성된다. 이 과정에서, 에너지가 많은 3개의 입자들이 정상적인 두 개의 입자대신 생산된다. 이러한 알파입자들은 16MeV의 에너지를 가진 “장거리 알파입자”이기 때문에, 현재까지의 알파입자들보다 훨씬 높은 에너지를 가지고 있다. 3체 핵분열은 중성자 유도 핵분열(원자로에서 일어나는 핵반응)에서 일어나기도 하고, 또한 핵분열하기 쉬운 악티늄 족 핵종들(핵분열이 가능한 무거운 원자들)이 방사성 붕괴의 형태로 자연적인 핵분열을 할 때 일어나기도 한다. 이와 같은 무거운 원자핵에서의 유도된 핵분열과 자연적인 핵분열은 둘 다 알파붕괴에서보다 더 장거리이고, 높은 에너지를 가지고 있다.
 
==입자 가속기==
 
에너지가 많은 헬륨 원자핵들은 사이클로트론, 싱크로트론 등의 입자가속기들에 의해 생산되지만, 일반적으로 “알파입자”라고 부르지는 않는다.
 
==태양 핵반응==
 
헬륨 원자핵은 별에서의 핵반응에도 관여하는데, 이러한 반응을 알파반응이라고 부른다.
(ex) triple alpha process-삼중 알파과정)
 
==우주선==
 
높은 에너지를 가진 헬륨 원자핵은 때때로 우주선의 10-12%를 이루면서 알파입자라고 불린다.