2010-01-05
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이우영(who000)
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최근에 스위스에서 가속기를 만들고 우리나라에서도 가속기를 만든다는 보도가 많이 나오는데 가속기는 어떤 원리로 동작하는지 그리고 그 결과물은 어떻게 얻고 응용하는지 궁금합니다
- 입자
- 핵
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이상영님의 답변
2010-01-05- 0
>최근에 스위스에서 가속기를 만들고 우리나라에서도 가속기를 만든다는 보도가 많이 나오는데 가속기는 어떤 원리로 동작하는지 그리고 그 결과물은 어떻게 얻고 응용하는지 궁금합니다 > ●양성자가속기의 원리 - 양성자는 수소의 원자핵으로서 양의 전하를 띠고 있으므로 양성자에 전기장을 계속하여 걸어주면 전기력에 의해 음극 방향으로 이동하면서 운동에너지가 증가하게 됩니다.이를 이용하여 가속 시킵니다. ●양성자가속기의 종류 - 사이클로트론은 자기장을 이용해 양성자가 동일한 원형궤도를 돌게 함으로써 낮은 전압으로도 양성자를 가속시킬 수 있는 장치입니다. 그러나 20 MeV 이상이 되면 양성자의 질량이 증가되어 가속이 불가능해집니다. - 싱크로트론은 고주파의 주파수를 원형궤도를 돌고 있는 양성자의 회전 주파수에 맞춰 조절 함으로써 1 TeV까지의 고에너지 양성자 생산이 가능함. 그러나 같은 궤도를 여러 번 돌아야 하므로 많은 양을 동시에 가속할 수 없습니다. - 선형가속기는 사이클로트론이나 싱크로트론과 같은 원형가속기와 달리 수백 M H z의 고주파를 이용하여 많은 양의 양성자를 동시에 가속할 수 있는 장치입니다. 현재 세계에서 가장 높은 에너지의 선형가속기는 8백 M e V가속기이며, 길이는 1 Km입니다. - 양성자 빔의 형태에 따라 연속형과 펄스형으로 분류하기도 하는데, 우리나라는 펄스형의 중에너지(100 MeV, 20 mA) 선형가속기 개발을 목표로 하고 있습니다. ●양성자가속기 응용분야 - 선형가속기는 길이가 늘어남에 따라 양성자의 에너지가 높아지는데, 원하는 에너지의 양성자빔을 중간 중간에 뽑아내 이용할 수 있습니다. - 양성자는 그 에너지에 따라 스퍼터링(분자나 원자 떼어내기), 주입(물체 속에 투입됨), 핵반응, 핵파쇄, 소립자 반응 등 다양한 반응을 하므로, 양성자의 이러한 특성을 이용하여 신소재 개발, 나노미터 두께의 웨이퍼 제작, 전력반도체 소자 개발, 유전자원 개발, 항공우주소재연구, 폭발물 검색 등 다양한 목적으로 양성자가속기를 활용할 수 있습니다. -
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조윤환님의 답변
2010-01-05- 0
가속기는 정확히 말하면 '입자가속기' 라고 해야 정확할 겁니다. 국내에도 포항에 방사광가속기가 있습니다. 다만 스위스 CERN나 미국의 페르미 연구소 같은 대표적인 입자가속기 보유 기관에 비해 역사가 짧고, 규모가 작을 뿐입니다. 가속기는 실험 목적에 따라 여러 가지가 있습니다만 규모에 따라 실행할 수 있는 실험이 달라지기 때문에 경쟁적으로 실험설비를 확장하고 있습니다. 스위스 CERN은 유럽 여러나라가 공동으로 운영하는 설비로 미국 페르미 연구소와 계속적인 경쟁관계에 있습니다. 그래서 오래전부터 설비를 업그레이드하는 경쟁이 치열하죠. 설비의 규모가 엄청나다보니 만들고 운영하는데 돈도 많이 들고, 만드는데 시간도 오래 걸립니다. 돈 없는 나라에선 엄두를 못내죠. 원리는 전하를 띠는 입자(즉 이온, 전자 ,양성자 등)는 전자기장에 영향을 받기 때문이 이를 이용해서 입자를 가속하는 것입니다. 그러다가 충분히 가속되면 충돌시키죠. 그러면 엄청난 충돌 에너지 때문에 입자가 더 작은 단위로 깨지는데 이것을 관찰하는 것이 가속기의 주 목적입니다. 근데 우리나라에 있는 가속기는 가속 보다는 하전 입자를 가속하는 과정에서 발생하는 고에너지 빛을 이용하는데 목적이 있는 광사광 가속기 입니다. -
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이상후님의 답변
2010-01-05- 0
>최근에 스위스에서 가속기를 만들고 우리나라에서도 가속기를 만든다는 보도가 많이 나오는데 가속기는 어떤 원리로 동작하는지 그리고 그 결과물은 어떻게 얻고 응용하는지 궁금합니다 > 가속기의 원리 및 작동은 윗분들이 쉽게 설명을 해주셨네요. 그런데 종류는 다양하고 복잡합니다. 선형(linear) 또는 환형(circular), 정전기장 또는 고주파 (RF), 그리고 DC 또는 펄스 형으로 구분 할 수 있습니다. 또한 가속기는 가속하는 입자에 따라 분류할 수도 있는데 즉, 전자 또는 강입자, 그리고 안정적인 이온 또는 방사성 이온 중 무엇을 가속하느냐에 따라 분류할 수 있습니다. 링크한 URL을 참고하세요. 부가적으로 포항공대 물리학과 고인수 교수님의 발표 자료인데, 이미지와 함께 이해하기 쉽게 구성이 되어 있습니다. 참고하세요. -
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이익환님의 답변
2010-01-15- 0
>최근에 스위스에서 가속기를 만들고 우리나라에서도 가속기를 만든다는 보도가 많이 나오는데 가속기는 어떤 원리로 동작하는지 그리고 그 결과물은 어떻게 얻고 응용하는지 궁금합니다 > 입자가속기 (立子加速器, particle accelerator)는 전자(e) 및 양성자(p) 같은 하전입자를 강력한 전기장이나 자기장 속에서 가속시켜 큰 운동에너지를 발생시키는 장치이다. 원자핵이나 소립자(素粒子)에 관한 물질의 심층 구조를 탐구하는 물리실험에 사용되며, 암치료에 응용하는 방법도 연구되고 있다. 원자핵파괴 장치 ·이온가속기 ·입자가속기 등으로 부르며, 간단히 가속기 ·가속장치라고도 한다. 입자검출용 안개상자(cloud chamber), 기포상자(bubble chamber), 방전상자(spark chamber)와 실험정보처리용 컴퓨터 등은 중요한 가속기의 부대시설들이다. 많은 건설비와 가동경비 및 연구비가 소요되므로 오늘날 가속기과학은 우주과학(宇宙科學)과 더불어 거대과학(big science)의 하나이다. 1932년 영국의 J.D.코크로프트와 E.T.S.월턴이 콘덴서와 정류관을 교묘하게 조합한 고전압 발생장치를 만들어 인공적으로 양성자를 600keV로 가속시켜 리튬(Li)에 조사(照射)하여 리튬 원자핵을 두 개의 헬륨(He) 원자핵으로 변환시킨 것이, 가속기를 이용한 원자핵실험의 시발이 되었다. 사이트 참고하세요. 사이트 보고서의 목차 1. 종류 ⑴ 밴더그래프 정전고압발생기 ⑵ 사이클로트론 ⑶ 싱크로사이클로트론(synchrocyclotron) ⑷ 베타트론(betatron) ⑸ 싱크로트론 ⑹ 선형가속기(linear accelerator:Linac) 2. 각국의 대표적인 입자가속기 (1) 스위스 제네바의 CERN (2) 독일의 DESY (German Electron Synchrotron/DESY) (3) 미국의 FNAL (Fermi National Accelerator Laboratory) (4) 일본 KEK (5) 우리나라의 포항 방사가속기 3. 가속기의 활용분야