도선에 흐르는 전류는 Ampere단위이다. 이건 단위시간당 얼마나 많은 전하량이 흐르냐를 의미하는데, 핵물리를 하는데는 입자의 전하량이 얼마인지보다 몇개의 원자핵이 있는지가 더 중요하기 때문에 Particle Nano Ampere라는 단위를 쓸 때가 있다. 단위는 \(\text{pnA}\)라고 쓴다.

\(1\text{ A}=1\text{ C/s}\)이므로, \(1\text{ A}\)가 흐를 때 1초당 도선을 흐르는 전자의 개수는 \(\displaystyle\frac{1\text{ C}}{e}=6.242\times10^{18}\)개가 된다. 이것으로 부터 \(1\text{ A}=1\text{ pA}\)라고 두고, 가지고 있는 전하량에 관계없이 1초에 입자 \(6.242\times10^9\)개가 지나갈 때를 \(1\text{ pnA}\)로 정의한다.

\[\large 1\text{ pnA} = 6.242\times10^{9}\text{ particles/s}\]

이 글은 이수현형이 가르쳐줘 수정됐습니다.

좋은 그림을 찾아서 첨부한다. 아직 의미는 모르겠다. 차차 채워넣자

\(L\): 각운동량, \(S\): 스핀 각운동량, \(T\): Isospin

• Isoscalar
  • 중성자들과 양성자들의 진동의 위상이 같을 때 (in-phase)

• Isovector
  • 중성자들과 양성자들의 진동이 위상이 180도 다를 (out-of-phase)

먼저 Gamow-Teller Transition을 읽고 오시라.

Gamow-Teller Transition을 읽어봤으면 쉽게 이해할 수 있다. \(\beta\)-붕괴에서 Fermi Transition은 반응 전·후의 강입자의 스핀은 변하지 않고, 전자와 중성미자의 스핀이 합쳐서 0이 되어 각운동량이 보존되는 반응이다. Gamow-Teller Transition과 마찬가지로 반응 전과 후의 Parity는 보존된다.

Gamow-Teller Transition, Gamow-Teller Resonance, Gamow-Teller Selection Rule 등등 여러가지 이름으로 불리는 것 같다. 어디에 쓰이느냐에 따라 조금씩 다른 것 같은데, 일단은 대강이라도 알아두자.

고등학교때 배운 \(\beta\)-붕괴를 다들 알 것이다. 이 \(\beta\)-붕괴 과정에서 각운동량 보존을 신경써줘야 하는데, Gamow-Teller Transition은 \(\beta\)-붕괴의 각운동량이 보존되는 경우들 중 한 가지이다. 예를들어 아래와 같은 반응이 있다고 해보자.

\[\large n\,\rightarrow\, p+e^-+\bar{\nu}_e\]

이 반응에서 처음 중성자의 스핀이 \(\displaystyle\frac12\)이라고 하면, Gamow-Teller Transition은 양성자의 스핀은 \(-\displaystyle\frac12\)이 되고, 전자와 전자-반중성미자의 스핀 합이 1이 되는 전이이다. 반응 전후의 Parity는 보존된다.

정리하면 강입자의 스핀은 뒤집어지고 전자와 중성미자의 스핀 합이 처음 스핀을 보존해주고, 반응 전후에 Parity가 변하지 않도록 일어나는 반응이다.

주의: Gamow-Teller Transition에서는 스핀이 정수인 경우, \(0\rightarrow0\)인 반응은 제외된다.

Spectrometer System에 이중극 자석 같은게 있으면, 이 자석이 만드는 자기장 \(\mathbf{B}\)와 하전입자 궤적의 미소길이 벡터 \(d\boldsymbol{\ell}\)의 내적을 전 궤적에 대해 적분한 값을, 그 자석의입자의 Rigidity라고 하고 식으로 적으면 아래와 같다. 이 값은 Field Integral이라고도 한다.

\[\large R=\int\mathbf{B}\cdot d\boldsymbol{\ell}\]

또, 운동량 \(p\text{ (GeV/c)}\)를 가진 전하량 \(q\)인 하전입자가 자기장이 \(\mathbf{B}\)인 곳을 지나갈 때 그리는 원궤도의 곡률반경을 \(\rho\)라고 할 때, Rigidity는 아래와 같이 정의된다.

\[\large R=B\rho=3.3356\frac{p \text{ (GeV/c)}}{q}\text{ (T}\cdot\text{m)}\]

그러니까 자석의 Rigidity가 클수록 운동량이 큰 하전입자도 잘 휠 수 있다는 말이다. 반대로 입자의 Rigidity가 클수록 이 입자는 자기장의 로렌츠힘에 영향을 덜 받는다는 말이 된다.

• 2016년 4월 22일 수정