본문내용
산란으로 시료 Am-241과 Ra-226에 관하여 결과를 얻는 실험이었다.
방사능 붕괴란 원자핵이 안정되지 못한 상태에 있을 때 그 구성성분을 일부분 방출하면서 서서히 변화되는 것을 말한다. 붕괴가 자발적으로 일어나는 자연적인 붕괴로는 그 과정에서 방출되는 입자의 종류에 따라 알파붕괴, 베타붕괴, 감마붕괴가 있다. 알파붕괴는 양성자 2개, 중성자 2개로 구성되어 있는 헬륨의 원자핵, 즉 알파 입자를 방출하고, 베타붕괴는 전자, 감마붕괴는 빛의 일종인 감마선을 방출한다.
우선 왼쪽의 그림에서 보는바와 같이 209개보다 많은 핵자를 가지고 있는 핵은 핵자의 수가 너무 많아 그들을 묶어두는 짧은 거리에 미치는 핵력이 먼 거리에 작용하는 전기적인 반발력을 이겨내기 어렵게 되어 그때의 핵은 그의 질량 수 A를 4개 줄일 수 있는 알파 입자를 방출하여 규모를 작게 하여 보다 안정된 상태로 되려는 성질이 있다. 많은 핵자들이 모여 있는 핵 속에서 양성자 두개와 중성자 두개는 끼리끼리 뭉쳐서 다니는 경우가 많다. 그러다가 원자핵을 박차고 나오는 경우가 있는데 이를 알파붕괴라고 한다.
우리는 이 실험을 위해 Ra-226과 Am-241을 이용하여 이 두 물질에서 방출되는 알파입자의 에너지 스펙트럼을 이용하여 알파붕괴 때의 에너지를 알아보고 입자수를 측정하는 실험으로 모든 실험 장치를 설치하고 실험 준비를 마친 다음 Ra-226의 알파 입자 산란을 검출기를 통해서 측정하고 채널 분석기로 들어온 알파입자를 Cassy Lab Program을 이용을 하여 가장 안정화되어진 입자개수와 그때 에너지를 측정한다(표 1). 이를 Cassy-Lab을 통해서 그래프를 확인해보면, 채널 수에 대한 입자 수 그래프를 얻을 수 있다(그림 1).
이 실험은 측정된 에너지는 공기 중에 산란되어 흩어진 입자를 채널에서 거두어들이는 것으로 통계적인 과정을 통해서 안정화 되어질 때 방출되는 알파 입자 수에 따른 에너지 변화를 확인할 수 있다.
같은 방법으로 Am-241의 알파입자 산란 그래프를 그리면 그림 2와 같이 나타난다.
두 개의 그림을 통해서 불안정한 원자들이 붕괴를 통해 안정화되어 가는 과정을 관찰 할 수 있다.
이 실험에서 처음부터 오차가 크게 나타나 수회의 반복 실험을 하였다.
이러한 오차의 원인을 살펴보면 주위의 움직임과 잡음 등 외부 환경 조건이 (빛, 소리, etc...) 제대로 맞지 않았으며 컴퓨터상의 문제도 배제하지 않을 수 없었다. 하지만 이론값과 그렇게 큰 오차를 보이지는 않았다는 점으로 보아 거의 확실한 실험이었다고 간주된다.
우리는 이번 실험을 통해서 알파붕괴를 하는 이유는 방사성이 209개보다 많은 핵자를 가지고 있는 핵은 핵자의 수가 너무 많아 안정한 상태가 아니므로 그것을 안정하게 해주는 역할을 한다는 것을 알 수 있었고, 붕괴될 때에는 고유의 붕괴 에너지가 필요로 하며 알파붕괴로 생성된 딸 핵종(Rn-222)은 모 핵종(Ra-226)보다 질량수는 4만큼, 원자번호는 2만큼 작은 특성을 지니고 이렇게 하여 질량수를 줄이게 된다는 것을 알게 되었다.
방사능 붕괴란 원자핵이 안정되지 못한 상태에 있을 때 그 구성성분을 일부분 방출하면서 서서히 변화되는 것을 말한다. 붕괴가 자발적으로 일어나는 자연적인 붕괴로는 그 과정에서 방출되는 입자의 종류에 따라 알파붕괴, 베타붕괴, 감마붕괴가 있다. 알파붕괴는 양성자 2개, 중성자 2개로 구성되어 있는 헬륨의 원자핵, 즉 알파 입자를 방출하고, 베타붕괴는 전자, 감마붕괴는 빛의 일종인 감마선을 방출한다.
우선 왼쪽의 그림에서 보는바와 같이 209개보다 많은 핵자를 가지고 있는 핵은 핵자의 수가 너무 많아 그들을 묶어두는 짧은 거리에 미치는 핵력이 먼 거리에 작용하는 전기적인 반발력을 이겨내기 어렵게 되어 그때의 핵은 그의 질량 수 A를 4개 줄일 수 있는 알파 입자를 방출하여 규모를 작게 하여 보다 안정된 상태로 되려는 성질이 있다. 많은 핵자들이 모여 있는 핵 속에서 양성자 두개와 중성자 두개는 끼리끼리 뭉쳐서 다니는 경우가 많다. 그러다가 원자핵을 박차고 나오는 경우가 있는데 이를 알파붕괴라고 한다.
우리는 이 실험을 위해 Ra-226과 Am-241을 이용하여 이 두 물질에서 방출되는 알파입자의 에너지 스펙트럼을 이용하여 알파붕괴 때의 에너지를 알아보고 입자수를 측정하는 실험으로 모든 실험 장치를 설치하고 실험 준비를 마친 다음 Ra-226의 알파 입자 산란을 검출기를 통해서 측정하고 채널 분석기로 들어온 알파입자를 Cassy Lab Program을 이용을 하여 가장 안정화되어진 입자개수와 그때 에너지를 측정한다(표 1). 이를 Cassy-Lab을 통해서 그래프를 확인해보면, 채널 수에 대한 입자 수 그래프를 얻을 수 있다(그림 1).
이 실험은 측정된 에너지는 공기 중에 산란되어 흩어진 입자를 채널에서 거두어들이는 것으로 통계적인 과정을 통해서 안정화 되어질 때 방출되는 알파 입자 수에 따른 에너지 변화를 확인할 수 있다.
같은 방법으로 Am-241의 알파입자 산란 그래프를 그리면 그림 2와 같이 나타난다.
두 개의 그림을 통해서 불안정한 원자들이 붕괴를 통해 안정화되어 가는 과정을 관찰 할 수 있다.
이 실험에서 처음부터 오차가 크게 나타나 수회의 반복 실험을 하였다.
이러한 오차의 원인을 살펴보면 주위의 움직임과 잡음 등 외부 환경 조건이 (빛, 소리, etc...) 제대로 맞지 않았으며 컴퓨터상의 문제도 배제하지 않을 수 없었다. 하지만 이론값과 그렇게 큰 오차를 보이지는 않았다는 점으로 보아 거의 확실한 실험이었다고 간주된다.
우리는 이번 실험을 통해서 알파붕괴를 하는 이유는 방사성이 209개보다 많은 핵자를 가지고 있는 핵은 핵자의 수가 너무 많아 안정한 상태가 아니므로 그것을 안정하게 해주는 역할을 한다는 것을 알 수 있었고, 붕괴될 때에는 고유의 붕괴 에너지가 필요로 하며 알파붕괴로 생성된 딸 핵종(Rn-222)은 모 핵종(Ra-226)보다 질량수는 4만큼, 원자번호는 2만큼 작은 특성을 지니고 이렇게 하여 질량수를 줄이게 된다는 것을 알게 되었다.