핵물리학

목차

1. 원자핵의 발견
2. 원자핵에 관한 기술
3. 핵의 반지름
4. 원자의 질량
5. 핵의 결합에너지
6. 핵의 스핀과 자성
7. 방사성 붕괴
8. 반감기
9. 알파 붕괴
10. 베타 붕괴
11. 방사성 연대 측정의 표준
12. 핵의 모형 – 집단모형, 독립모형, 복합모형

본문내용

20세기 초에는 원자에 전자가 있다는 사실 외에 원자의 구조에 대해 알고 있는 사람은 거의 없었다. 1897년 J. J. Thomson이 전자를 발견할 당시에는 전자의 질량이 얼마인지도 몰랐으며 어떤 원자에 음으로 대전된 전자가 몇 개나 포함되어 있는지조차 말할 수 없었다. 원자는 전기적으로 중성이므로 원자에 양전하가 있으리라고 추측했지만, 양전하가 어떤 형태인지는 아무도 몰랐다. 한 가지 널리 알려져 있던 모형은 양전하와 음전하가 구 안에 고루 섞여 있는 형태였다. 이후 약간의 시간이 흘러 1911년 Ernest Rutherford는 공동연구자들과 수행한 실험을 통해 양전하가 원자의 중심에 빽빽이 모여서 핵을 형성하고 있으며 원자 질량 대부분을 핵이 가지고 있다고 제안하였다. 그의 공동연구자는 Geiger 계수기로 유명한 Hans Geiger와 스무 살의 학생으로 아직 학사학위도 받지 못한 Ernest Marsden이었다. 당시에는 방사성 원소라고 부르는 특정 원소들은 다른 원소로 자발적으로 변환되면서 입자들을 방출한다는 사실을 알고 있었다. 특히 라돈(Ra)이라는 원소는 다른 원소로 자발적으로 변환되며 5.5MeV의 에너지를 갖는 알파입자(α)를 방출한다. 오늘날에 이 알파입자가 헬륨 원자의 핵이라는 사실을 알고 있다.

[그림 1]은 러더퍼드의 알파입자 실험이다. [그림 1]에서와 같이 알파입자를 금 박편(gold leaf)에 쬈을 때, 박편을 통과하는 알파입자들이 얼마나 휘어지는 지를 측정했다. [그림 2]의 점으로 표시된 부분은 Geiger와 Marsden이 실험을 통해 얻은 금 박편에 대한 알파입자의 산란 자료이다. 실선으로 나타낸 그래프는 원자가 작지만 무거운, 양으로 대전된 핵을 가지고 있다는 가정으로 얻은 이론적인 예측값이다. 실제 실험 결과는 이들이 세운 가설과 정확히 일치하였다.

참고자료

· 없음