자기 현상과 전기 현상의 차이점
1960년대 중반 스탠포드 대학에서 만든 선형 가속기가 완성된 후에야 다른 전자 흐름이 사용되기 시작했습니다.
이때 전자의 흐름을 이용하여 원자핵 내부의 전하 분포를 조사하였다.
전자의 흐름을 이용하여 대상 입자의 내부를 조사하기 위해서는 흐름으로 사용되는 입자를 물질파로 볼 때 파장이 대상 입자의 크기보다 작아야 한다.
운동량을 가진 입자의 물질파동의 파장은 D = 드럼 = 체적 – NA(k = 부상의 경우를 의미)(5.9)의 관계에 있기 때문에 원자핵을 조사하기 위한 전자의 운동량은 반지름을 갖는다.
약 R = 10 fm의 hc 2T①=CR ~ 123.9 MeV/c (197.3 MeV fm) x2x3.1410 fm (5.10)이고, 이 크기의 운동량을 가진 전자의 총 에너지는 아인슈타인의 공식 Fl = Detmd ( 3.27) ( 3.27) 에 따라 . 방정식 (5.10)에서 주어진 1~100 MeV/c의 운동량을 전자의 정적 질량인 me = 0.511 MeV, pc > mc와 비교하면 오른쪽에 두 번째 항이 있습니다.
(3.27) 방정식이지만 마나이므로 그 전자의 에너지는 E이다 ~pc이기 때문에 E ~ 124 MeV 일 때 전자의 총 에너지가 100 MeV 정도일 때 원자핵 내부의 전하 분포는 잘 공부하십시오.
같은 정보를 핵자에 적용하면 핵자의 반지름이 약 1fm이므로 식 (5.10)의 R을 10fm 대신 1fm으로 바꾸면 핵자 내부를 돌아다니는 데 필요한 전자 운동량은, 약 1,000 MeV/c 따라서 이때 필요한 전자의 총 에너지는 약 1 GeV이다.
1980년대에는 실제로 그만큼의 에너지를 가진 전자를 가진 양성자와 중성자 내부의 전하 분포를 실험적으로 연구했다.
결과를 그래프로 나타내면 그림 5.1과 같습니다.
그림 5.1의 (a)와 같이 중심에서 멀어질수록 양전하 밀도가 감소하도록 양성자 전하가 분포되어 있으며 이때 양전하 밀도의 평균 반경은 약 R, ~0.8 fm이다.
그런데 전자 산란 실험 결과 중 놀라운 사실은 사진과 같이 중성자도 전하를 띤다는 사실이었다.
중성자 내부의 전하 분포를 보면 내부에는 양전하가, 외곽에는 음전하가 분포되어 있습니다.
양성자와 중성자 내의 전하 분포는 이러한 입자가 내부 구조가 없는 다른 입자가 아니라 더 단순한 다른 입자로 구성되어 있다는 증거를 제공했습니다.
사실, 우리는 나중에 양성자가 +2/30 전하를 가진 두 개의 쿼크와 -13e 전하를 가진 치크로 구성되고, 중성자는 단일 U 쿼크와 이 폭의 두 치크로 구성된다는 것을 발견했습니다.
양성자와 중성자의 특성 중 자기(86%) 쌍극자 모멘트가 있었습니다.
양성자의 추정 자기 쌍극자 모멘트 1과 중성자의 자기 쌍극자 모멘트 4는 Ap = +2.79285 AN 및 An = -1.91304 AN(5.11)이며, 여기서 AN은 자기 쌍극자 모멘트를 나타내는 단위이고 핵자기 모멘트는 ), 그 값은 AN Eet2m,(5.12)이며, 여기서 m은 양성자 질량입니다.
방정식 (5.11)에 따라 자기 쌍극자 모멘트를 측정하면 양성자와 중성자에 대해 훨씬 더 많은 것을 알 수 있습니다.
마찬가지로, 잠시 빗나가서 자기 쌍극자 모멘트를 고려해 봅시다.
자기 쌍극자 모멘트는 보다 친숙한 전기 쌍극자 모멘트와 비교하면 이해하기 쉽습니다.
우선 전기적 현상에는 전기적 차단 스위치가 있다.
포인트 요금은 전기 독점입니다.
그리고 이 점 전하의 전하 9를 전기 모노폴 모멘트라고도 합니다.
한편, 전기 쌍극자는 그림에서 보는 바와 같이 양점 전하 g와 음의 접촉 전하 -1이 2씩 떨어져 있는 대표적인 경우이며, 이때 이 전기 쌍극자의 전기 쌍극자 모멘트 권선은 = ad (5.13 ) 로 주어진다.
다음은 크기가 d이고 방향이 음전하에서 양전하로 향하는 선분 벡터입니다.
1%자기현상의 특징은 전기적 현상의 전기적 독점과 대등한 것이 없다는 점이다.
그리고 자기현상에서 전기적 현상에서 전기쌍극자와 같은 자기쌍극자는 그림 5.3과 같이 막대자석이라 할 수 있다.
막대 자석의 양쪽 끝에 N극과 S극이 존재하는 것은 전기 쌍극자에 양전하와 음전하가 존재하는 것과 유사합니다.
그리고 전기 쌍극자 주위에 생성된 전기장의 모양은 막대 자석 주위에 생성된 자기장의 모양과 정확히 일치합니다.
그러나 막대자석을 둘로 잘라 막대자석에서 N극이나 S극을 분리하고 자기홀극을 분리하면 아시다시피 N극이나 S극을 분리할 수 없고 자기 쌍극자 2개만 생긴다.
그래서 전기적 현상과 달리 자기적 현상의 가장 단순한 것은 자기 쌍극자이다.
자기에 대한 또 다른 매우 중요한 점은 전기와 관련이없는 별개의 현상이 아니라는 것입니다.
오래전 나는 전기 현상의 원인이 전하이고 자기 현상의 원인이 자석이라고 생각했는데, 자석은 전기 현상과 무관한 것이 아니라 단순히 전하가 움직이는 전류에 의해 만들어지는 것임을 깨달았다.
즉, 자기 현상의 원인은 단순히 움직이는 전하 또는 전류였습니다.
우리는 전자석이 막대자석처럼 작용한다는 것을 알고 있었습니다.
전자석은 철심 주위에 전선 코일을 감고 전류를 통과시켜 만듭니다.
사실, 막대 자석은 전자석과 같은 원리로 자석이 되었습니다.