양전자

• positron

개요

전자와 질량과 스핀이 동일하지만 전하가 반대에 있는 소립자이다. 즉 전자와 완전히 동일하고 전하량만 -가 아닌 +인 입자이다. 전하량으로 보았을 때 전자 입장에서는 일종의 반물질(반입자)인 셈. 이것의 존재는 양자역학의 기초가 되는 디랙의 방정식에서 이미 예견되어 있었으며, 실질적인 발견은 이후 1932년 우주 방사선의 관측에서 그 존재가 확인이 되었었다.

발생과 소멸

우주 방사선을 관측하다 발견되었다는 점에서 눈치챌 수 있겠지만 감마선과 같은 고에너지의 방사선이나 하전입자가 물질에 충돌하는 순간 해당 물질의 원자핵 부근에서 전자와 함께 생성이 된다. 또한 인공적으로 만들어내는 방사성 물질들 중에서도 양전자를 방출하는 녀석들이 있다. 이는 전자쌍 생성이라 하여서 일정 크기 이상의 감마선이 물질과 충돌하면서 소멸, 그 소멸하는 에너지로 전자와 양전자를 만들어내는 현상이다.

양전자는 전자와 충돌하면서 감마선을 방출하면서 소멸하게 되는데 이를 전자쌍 소멸이라고 한다. 이 때 발생하는 에너지는 전자와 양전자를 합친 질량만큼이 에너지로 변환되게 되는데 이 때 방출되는 에너지의 양을 바로 상대성 이론을 통해서 계산해 낼 수 있다.

활용

• 양전자 방출 단층 촬영 : 양전자와 전자가 충돌하면서 발생하는 감마선을 검출하여 영상화하는 의료기기이다.