베타붕괴( β-decay)

두산백과

베타붕괴

[ β-decay ]

불안정한 원자핵이 전자나 양전자를 방출하고 다른 핵종으로 변환하는 현상. 양성자가 중성자로 변하거나 그 반대의 경우에 일어나는 붕괴로, 이 현상을 통해 중성미자와 반중성미자의 존재가 예측되었다. 한편, 베타붕괴를 통해 방출된 전자나 양전자가 만드는 입자선을 베타선이라고 부른다.

전자가 방출되는 것을 β-붕괴, 양전자가 방출되는 것을 β+붕괴로 구분할 수 있다. 방출되는 고속전자선을 β선, 선을 방출하는 핵종을 β복사체라고 한다. 천연원소 중 이러한 현상을 볼 수 있는 것은 라듐과 토륨 등 몇 종의 핵종 뿐이었으나, 원자핵의 인공변환 실험이 진척됨에 따라, 현재는 거의 모든 원소에 대하여 β붕괴를 일으키는 핵종의 존재가 확인되었다.

붕괴 메커니즘에 대해서는 처음에 W.K.하이젠베르크 등이 중성자를 양성자와 전자의 복합입자라고 생각함으로써 원자핵 내부의 중성자가 전자를 방출하는 과정일 것이라고 추론되었다. 그러나 에너지보존법칙의 입장에서 볼 때, 그 모델은 전부터 알려져 있던 β붕괴의 방출전자의 연속적인 에너지 분포를 설명할 수 없었다. 뿐만 아니라 양성자, 중성자 및 전자는 같은 스핀을 가지기 때문에 이 이론은 각운동량보존법칙에도 모순된다.

이 문제에 대해 옳은 해결법을 제시한 것은 1931년 W.파울리에 의하여 제출된 중성미자(中性微子, 뉴트리노) 가설이다. 그리고 이것을 기본으로 하여 1934년 E.페르미는 중성자를 더이상 복합입자로 생각하지 않고, 중성자가 양성자로 전환하면서 전자와 반중성미자(반뉴트리노)가 방출된다는 형식으로 해석하여 양자역학을 만족시키는 이론을 완성하였다.

β붕괴를 일으키는 소립자 사이의 상호작용의 형태와 관련하여, 리정다오(李政道)와 양전닝(楊振寧)은 약한 상호작용에 의한 패리티 비보존성을 예측하였다. 이후에 우젠슝(吳健雄)이 코발트60(⁶⁰Co)의 β붕괴에 관한 실험을 통해 실증하고, 1957년 노벨물리학상을 수상한다. 베타붕괴에서 발견된 공간반전에 관한 패리티 비보존성 및 하전켤레변환에 관한 패리티 비보존성은 소립자론에서 해결해야 할 문제이다.

참조항목

리정다오, 방사성붕괴, 베타선, 베타입자, 양전닝, 우젠슝, 엔리코 페르미, 베르너 하이젠베르크

역참조항목

소립자론, 파울리, 방사능과 원자핵, 소립자론의 법칙

출처 : 두산백과

과학용어사전

베타 붕괴

[ -崩壞 , β decay ]

중성자가 양성자, 전자, 뉴트리노(중성 미자)로 붕괴하는 일. 원자핵 속에서 중성자는 통상 안정되어 있으나, 양성자의 수에 비하여 중성자의 수가 극단적으로 많은 원자핵에서는, 원자핵 내에서 중성자가 β붕괴를 일으켜, 그 결과 새로운 원자핵이 생긴다. 이것이 원자핵의 β붕괴인데, 그때 방출되는 전자가 β선이다.

출처 : 과학용어사전, 뉴턴편집부, 2010.4.14, 뉴턴코리아