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델타선

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1. 개요

델타선은 알파 입자 등 고에너지 하전 입자가 원자 내 전자를 떼어낼 때 생성되는 빠른 속도의 전자를 의미한다. 이 전자가 다른 원자를 이온화할 수 있을 정도의 에너지를 가질 경우 델타 복사라고 불린다. 델타선은 안개 상자에서 주 궤적에서 갈라져 나오는 가지 형태로 관찰되며, 입자 가속기 실험을 통해 에너지와 운동량 등을 측정할 수 있다. 고에너지 물리학에서는 입자 가속기 내에서 제동 복사로 인해 나선형 궤적을 그리는 전자를 델타선이라고 부르기도 한다. 또한, 과학 소설에서는 가상의 복사선이나 전자기파를 지칭하는 용어로 사용되기도 한다.

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델타선
방사선 정보
델타선 현미경 사진
델타선의 현미경 사진. 트랙은 전형적으로 무작위 방향으로 나타난다.
종류이온화 방사선
구성전자
전하전기적 전하
질량전자 질량과 동일
원천이온화 방사선
특징다른 입자 궤적에서 분기
상호 작용다른 원자와 상호 작용
상세 정보
정의다른 입자에 의해 방출된 에너지 있는 전자
생성 메커니즘1차 이온화 과정에서 생성
충분한 운동 에너지를 가진 전자가 2차 이온화를 일으킴
에너지 전달하전 입자가 물질을 통과할 때 에너지 전달 과정의 일부
입사 입자에서 원자로 에너지 전달
궤적1차 입자의 궤적에서 분기되는 궤적을 가짐
전형적으로 무작위 방향으로 나타남
관련 입자반도체 검출기에서 전자-정공 쌍을 생성
활용입자 궤적 시각화

2. 특징

델타선은 알파 입자처럼 빠르고 강력하게 하전된 입자가 원자 궤도를 도는 전자와 충돌할 때 발생한다. 이때 튕겨 나간 전자는 매우 빠른 속도를 가지며, 다른 원자를 이온화할 수 있을 만큼 충분한 에너지를 갖는다. 델타선은 구름 상자에서 주 궤적에 딸린 가지 궤적으로 나타나며, 무거운 하전 입자 궤적의 시작점 부근에서 주로 발견된다.

2. 1. 델타선의 생성 과정

알파 입자와 같이 빠르고 강력하게 하전된 입자가 원자 내 궤도를 돌고 있는 전자와 충돌하면, 이 전자들이 원자 밖으로 튕겨나가면서 매우 빠른 속력을 갖게 된다. 이때 튕겨나간 전자가 다른 원자들을 이온화시키기에 충분한 에너지를 가지고 있다면 '''델타 복사'''( - 輻射, delta radiation)라고 부른다.

α 입자 등 고에너지 입자가 다른 원자에 영향을 미칠 때, 궤도 전자가 고속으로 방출된다.[2] 이 전자가 다른 원자를 전리시킬 수 있을 정도의 에너지를 가질 경우, δ선이라고 불린다.[2] 델타선은 알파 입자 또는 다른 빠른 속도의 에너지로 충전된 입자가 원자의 궤도 전자를 떼어내면서 대량으로 생성되는 매우 빠른 전자로 특징지어진다.[1] 이러한 전자들은 자체적으로 후속 상호 작용을 통해 추가 원자를 이온화할 수 있을 만큼 충분한 에너지를 가질 때 집합적으로 델타 방사선으로 정의된다.[1]

2. 2. 델타선의 관측

델타선은 안개 상자에서 주 하전 입자의 궤적에서 갈라져 나오는 가지 형태로 관찰된다. 이러한 델타선의 궤적은 무거운 하전 입자 궤적의 시작점 근처에서 찾을 수 있는데, 이는 더 많은 에너지가 이온화된 전자에 전달되기 때문이다. 델타선은 이온화 작용을 통해 비적을 남긴다.

피크 뒤 미디(해발 2,877 m)의 Phywe PJ45 안개 상자(45 x 45 cm) 내에서 촬영된 이미지. 사진 내에는 관측 가능한 4종류의 입자(양성자, 전자, 뮤온(아마도), α 입자)가 표시되어 있다. 델타선은 양성자의 비적에서 갈라져 나온 것으로 관측된다.

3. 입자 가속기에서의 델타선

고에너지 물리학에서 넉다운 전자라고도 불리는 "델타선"이라는 용어는 입자 가속기 내에서 특유의 감속 현상을 보이는 단일 전자를 설명하는 데 사용된다. 거품 상자에서 전자는 작은 질량과 자기장으로 인해 제동 복사를 통해 다른 입자보다 더 빠르게 에너지를 잃고 나선형 궤적을 생성한다. 제동 복사율은 전자의 가속도 제곱에 비례한다.

CERN의 SPS에 있는 GridPix 검출기로 측정된, 180GeV 뮤온에 의해 쳐진 델타 전자의 3차원 그림. 색상은 높이를 나타낸다.

4. 엡실론선

'''엡실론선''' 또는 '''엡실론 방사선'''은 3차 방사선의 일종이다.[2] 엡실론선은 입자 방사선의 한 형태이며 전자로 구성된다. 이 용어는 J. J. 톰슨에 의해 만들어졌지만, 현재는 거의 사용되지 않는다.

5. 기타

과학 소설에서 '델타선'은 알려지지 않은 가상의 복사선을 가리키는 용어로 종종 사용되며, 일반적으로 위험한 존재로 묘사된다.

5. 1. 스타 트렉에서의 델타선

'스타 트렉'에서 델타선은 자연적으로 발생하는 전자기파로 묘사되며, 함대의 에너지 신호를 숨기는 데 사용된다. 예를 들어, 스타 트렉에 나오는 전투 함대인 '배틀 그룹 오메가'(Battle Group Omega)의 위치는 소행성대와 달이 있는 곳인데, 달에서 나오는 약한 델타선은 보그로부터 함대 신호를 숨길 수 있도록 해 준다.

참조

[1] 서적 Radiation Oncology Physics: A Handbook for Teachers and Students http://www-pub.iaea.[...] International Atomic Energy Agency 2012-11-25
[2] 웹사이트 EC Electron capture http://www.iupac.org[...]
[3] 웹사이트 放射線の種類(その他の放射線) {{!}} 放射線を知る {{!}} 東芝電力放射線テクノサービス https://www.t-rs.co.[...] 2023-10-26
[4] 서적 Radiation Oncology Physics: A Handbook for Teachers and Students http://www-pub.iaea.[...] International Atomic Energy Agency 2012-11-25
[5] 웹사이트 EC Electron capture http://www.iupac.org[...] 2023-10-26



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