반물질: 두 판 사이의 차이
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양평용문초등학교 4학년1반 윤명이 수정 2016년 제헌절 |
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[['''반물질''']](反物質 {{llang|en|antimatter}})은 [[반입자]]의 개념을 [[물질]]로 확대시킨 것이다. 물질이 입자로 이루어져 있듯이 반물질은 반입자로 구성되어 있다.
특수 상대성 이론과 양자 역학을 접목시킨 폴 디랙의 이론에 따르면, 우주를 이루고 있는 기본 물질인 양성자, 전자와 같은 소립자들은 질량 등 물리적 성질은 동일하지만 자신과는 반대의 전하를 갖는 반(反)입자를 갖는다. 즉 양성자의 전하가 양(＋)인 반면 반입자인 반양성자의 전하는 음(－)이고, 전자의 전하가 음(－)인 반면에 그에 해당하는 반입자인 양전자의 전하는 양(＋)이다. 만약 입자와 반입자 또는 물질과 반물질이 만나게 되면 빛의 형태로 많은 에너지를 내며 둘 다 소멸한다. 역으로 고에너지 입자들이 반응하면서 입자-반입자 쌍이 생성되기도 한다.<ref>{{저널 인용|last=강|first=신규|title=우주의 물질-반물질 비대칭성|journal=물리학과 첨단기술|year=2008|month=12|volume=17|series=12|page=19|pages=23|url=http://www.kps.or.kr/storage/webzine_uploadfiles/1115_article.pdf|accessdate=19 October 2013}}</ref>
보통의 물질을 구성하는 소립자([[양성자]], [[중성자]], [[전자]] 등)의 반입자([[반양성자]], [[반중성자]], [[양전자]] 등)로 구성되는 물질을 말한다. 입자와 반입자가 만나면 상호작용하여 [[감마선]]이나 [[중성미자]]로 변하기 때문에 존재를 확인하기 어렵다. 실제로 확인한 반물질은 [[반중성자]], [[반양성자]], [[반중양성자]] 등이 있다. [[반중양성자]]는 [[양성자]]와 [[중성자]]가 1개씩 있는 [[원자핵]]이다.또한 반물질과 물질이 서로 접촉하면 [[쌍소멸]]이 일어나고 막대한 양의
또, 수소 원자의 반물질은 반수소 원자이다. 실제로 [[CERN]]에서 5만 개 이상의 반수소 원자([[양전자]] 1개, [[반양성자]] 1개)의 합성에 성공했다. 반수소 원자는 전하량을 가지지 않는 전기적 중성상태이기 때문에 소멸되는 것을 늦추기 위해 액체 헬륨을 이용하여 내부의 온도를 0.5K 으로 만들어 입자의 소멸을 늦추었다. 반수소 원자는 16분간 지속된후 사라졌다.세상에서 가장 귀한 물질도 반물질이다.
그런데 이 반물질 중 [[중성미자]]와 [[반중성미자]]는 모두 중성이며 [[자전]] 방향만 다르다. [[중성미자]]는 왼쪽으로, [[반중성미자]]는 오른쪽으로 [[자전]]한다. 하지만 비행하는 [[입자]]를 앞에서 보면 뒤에서 볼 때와 [[자전]]방향이 달라진다. 즉 [[중성미자]]를 앞에서 보면 [[반중성미자]]로 보인다는 것이다. 어떤 연구자들은 두 [[입자]]가 서로 같다고 하지만 [[입자]]와 [[반입자]]가 같을 수는 없으니 이 두 [[물질]]의 차이를 찾는 것은 [[물리학]] 최대의 숙제다. 이를 알아내기 위해 일본에서는 '하이퍼가미오칸데'를 건설하고 있다. 하이퍼가미오칸데는 J-PARC에서 발사하는 [[뮤온 중성미자]]와 [[반뮤온 중성미자]]가 땅속으로 비행할 때 [[전자 중성미자]]와 [[반전자 중성미자]]의 수 를 알아낼 수 있다. 하이퍼가미오간테는 물로 가득 차 있는데 이 곳에 [[중성미자]]가 충돌하면 생기는 [[체렌코프광]]의 색을 이용하여 알아내는 것이다.
[[쌍소멸]]이 일어날때의 막대한 양의 에너지를 이용하여 폭탄 혹은 대체에너지등으로 이용 할 수도 있다.이 에너지는 같은 양의 석탄을 태우는 것 보다 무려3,000,000,000배의 에너지가 생성된다. 예로 반물질을 이용해 폭탄 제조가 가능하다면 [[수소폭탄]]보다 위력이 1000배는 강력할 것으로 예상된다. 그러나 제조 과정이 비효율적이기 때문에 실제로 제조가 불가능할것이라는 의견도 제시된다.<ref>[http://navercast.naver.com/science/documentary/1334 네이버 캐스트]</ref>
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