상대론적 사이클로트론 복사의 단일전자 에너지 측정

전문가 제언

○ 전기를 띈 입자가 가속되면 전자파를 방사한다는 것이 1897년 아일랜드 물리학자 J. Lamor에 의해 알려졌으며 1904년에 영국 물리학자 O. Heaviside에 의해 자기장 속에서 원 운동하는 전자가 사이클로트론(cyclotron)복사로 에너지를 방출한다는 것이 알려졌다. 사이클로트론복사는 R.S.Van Dyck 등에 의해 소위 페닝트랩 형태로 에너지 레벨이 이동되고 전자의 자기모멘트를 계산할 수 있음을 보고하였다. 그러나 단일전자의 사이클로트론 복사를 직접 관찰하지는 못했다.

 

○ 그런데 최근에 미국과 독일의 6개 연구기관의 27명의 과학자로 구성된 D.M.Asner 연구그룹이 수행하는 Project 8 실험결과로 자기장 속에서 개별적으로 운동하는 전자의 사이클로트론 복사에너지의 진동수를 검출하는데 성공하여 그 실험결과를 PRL(114, 2015)에 발표하였다. 이 보고서는 이 리뷰의 개황을 소개하고 일반 독자들의 이해를 돕기 위하여 기본적인 물리현상을 부연하였다.

 

○ 연구그룹은 Kr동위원소의 베타붕괴의 대표적 시그널이 주파수범위(24 GHz)는 전자의 운동에너지 30keV에 해당되는 에너지로서 주파수-시간 이벤트 파워스팩트럼이 전자의 사이클로트론 복사임을 확인하였다. 이는 주변 백그라운드 신호에 비하여 좁은 밴드의 rf파워를 나타내고 있으며 사이클로트론 복사로 인하여 전자의 에너지가 줄어들면서 주파수가 유사 선형관계로 증가함을 제시하였다.

 

○ 국내에서는 서울 원자력의학원에 50MeV의 양성자 Cyclotron, 대전 지질자원연구소에 1.7MeV의 Tandem 가속기, 포항에 2.5GeV의 전자선형가속기, 경주에 100MeV의 양성자 선형가속기가 설치되어 주로 핵물리, 방사화학연구와 방사선치료, 식물육종, 나노가공, 암치료 연구를 수행하고 있으나 단일전자의 사이클로트론 복사 연구와 같은 기초과학 연구는 수행되지 않고 있는 실정이다. 국력신장과 함께 기초과학의 정밀측정기술 연구 환경도 활성화되기를 기대하면서 이 리뷰를 추천한다.

저자

D. M. Asner, et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

기초과학

연도

2015

권(호)

114(16)

잡지명

Physical Review Letters

과학기술
표준분류

기초과학

페이지

16250101~16250105

분석자

윤*중

분석물

• 상대론적 사이클로트론 복사의 단일전자 에너지 측정.pdf [455,218 byte]

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