이영상에서는 방출되는 알파입자의 비율이 낮고 비교적 근접해서 촬영되어서 그런지 비교적 전자궤적을 잘 확인할 수 있는데요.
이 안개상자의 원리는 대류권 상층부에서 비행기가 지나갈때 만드는 비행운과 원리가 비슷합니다. 비행운은 과포화된 수증기속을 비행기에서 방출하는 연소물질이 수증기와 동시에 공급되면서 응결핵 역할을 해서 구름을 생성하는 것이고 안개상자에서의 저 하얀궤적은 과포화된 알코올속을 하전된 입자(알파입자,베타입자 또는 전자,양전자,뮤온,파이온,케이온 등등)가 지나가면서 알콜기체분자를 이온화시키면서 그것이 응결핵역할을 하면서 저러한 형태의 하얀 궤적을 만드는 것입니다.
요즘이야 다양한 형태의 입자궤적검출기가 있지만 20세기 초반까지는 저 안개상자가 사진건판과 함께 주로 입자궤적을 확인하는데 많이 사용되었습니다. 예를들어 양전자의 경우는 저 안개상자를 통해 실제 실험적으로 처음 확인되었죠.
그리고 위 영상에서의 우라늄238(어차피 99퍼센트)은 방사선붕괴를 통해 토륨234로 바뀌는데 이때 알파입자(헬륨원자핵)과 감마선을 방출하는데(우라늄235도 마찬가지) 돌주위로 방사선으로 직선 방향으로 퍼져나가는 굵은 하얀선은 알파입자에 의해 만들어지는 것입니다. 화면 외곽에서 얇은 직선내지 실지렁이처럼 구불구불한 선은 전자에 의해 만들어지는 것으로 우라늄238이 붕괴에 의한 감마선이 주변물질(공기나 알콜기체)과 반응하면서 만들어진 전자에 의해 만들어지기도 하고 우라늄238이 붕괴되면서 만들어진 토륨234가 다시 베타 마이너스 붕괴하면서 프로토악티늄234로 바뀔때 그때 방출하는 베타입자(전자)에 의해서도 만들어지기도 합니다.
선의 굵기는 주로 방출된 입자의 전하량에 비례하고 선의 길이는 방출된 입자의 에너지에 비례합니다. 밑에 자석을 깔아놓고 자기장을 만들어주면 입자가 +인지 -인지 확인할수 있고 드물게는 감마선에 의한 쌍생성을 확인할수도 있습니다. 외부의 우주선(cosmic ray)이 지상에 도달하는 모습도 확인할수 있죠.
이 안개상자보다 보다 진화된 형태가 우리가 입자검출과 관련해서 미디어에서 가장 많이 보게되는 형태인 거품상자에 의해 촬영된 사진입니다.
이것도 원리는 안개상자나 비행운이나 비슷합니다. 단지 기체에서 액체상을 확인하는 것이 아니라 액체에서 기체상을 확인하는것이고 응결현상 대신 비등(기화)현상으로 확인하는 것일뿐. 요건 위 사진처럼 보다 정밀하게 궤적을 확인할수 있죠. 해상도도 좋고. 이것도 요즘에는 많이 사용되긴 하지만 이보다 더 많이 사용되는 다른 입자궤적검출기들이 있습니다.
작성일 : 17-07-24 23:38
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