1. 개요
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입자물리학 Particle Physics |
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pair production
입자와 반입자가 쌍으로 생성되는 현상. 전자와 양전자의 쌍생성이 가장 흔하다. 전자의 쌍생성을 위해선 전자 질량의 2배(1.02 MeV)가 넘는 에너지가 필요하다. 빈 공간에선 광자의 에너지와 운동량이 보존되어야 하기 때문에 쌍생성은 불가능하다. 광자가 다른 입자와 운동량을 주고받는 경우에 비로소 쌍생성이 가능하다. 1932년 앤더슨이 우주 방사선 실험으로 쌍생성이라는 현상을 발견한다.
1934년 한스 베테와 발터 하이틀러는 광자가 물질과 상호작용하여 쌍생성을 일으키는 충돌 단면적을 계산한다. 계산에 의하면 쌍생성은 제동복사(bremsstrahlung)[1] 대비 7/9 의 단면적를 가진다. [math(\sigma_{\rm pair} = (7/9)\sigma_{\rm brem})]
1934년 그레고리 브라이트와 존 휠러는 광자끼리의 충돌로 일어나는 쌍생성([math(\gamma \gamma \rightarrow e^+e^-)])에 대해 연구했다. 이러한 종류의 쌍생성은 브라이트-휠러 과정(Breit-Wheeler process) 라고 부르며 RHIC이나 LHC에서 중이온끼리 충돌시킬 때나 강력한 레이저를 쬘때 관찰할 수 있다.
반대 현상은 쌍소멸이다.
[1]
영어로 직역하면 braking radiation.