Page 88 - 고경 - 2021년 6월호 Vol. 98

은 전자와 같지만, 전자와 달리 양의 전기를 갖는다. 아무것도 없던 진공
에서 전자의 없음과 전자의 있음이 동시에 출현한다. 양전자와 전자가 동
시에 생겨난다. 쌍생성이다.

물속의 물방울을 물 밖으로 들어 올리려면 에너지가 필요하다. 이 에너

지를 감마선이 공급한다. 적절한 조건이 성립하면, 감마선이 사라지면서
입자인 전자와 반입자antiparticle인 양전자가 동시에 쌍으로 생성된다. 이
를 쌍생성이라 한다. 이와 반대되는 과정이 쌍소멸이다. 반입자인 양전자

가 입자인 전자를 만나면, 두 입자가 동시에 사라지면서 두 줄기의 감마선

이 생겨난다. 이를 쌍소멸이라 한다.

2
에너지와 물질 특수상대성 이론의 식 Е = mc 은 일반인에게도 친
숙하다. 정지한 물체의 에너지 Е는 정지한 물체의 질량 m에 광속도 c의

제곱을 곱한 것과 같다는 것이다. 이에 의하면 질량과 에너지는 상수 정도
의 차이가 있을 뿐이다. 질량과 에너지가 같다. 뉴턴역학에서는 상상할 수
없는 일이다. 이 식은 핵분열이나 핵융합에서도 확인되지만, 쌍생성과 쌍

소멸에서도 중요한 역할을 한다.

2
전자와 양전자는 질량이 같으므로, 정지질량에너지도 같다. Е = mc 으
로 계산하면, 그 값은 511keV다. 쌍생성으로 두 입자를 생성하려면 감마
선의 에너지가 1,022keV 보다 커야 한다. 충분한 에너지만 있으면 입자와

반입자를 동시에 만들어낼 수 있다. 쌍생성은 빛 에너지가 물질의 질량으

로 변하는 과정이다. 이와 반대로, 쌍소멸에서는 전자와 양전자가 동시에
사라지면서 두 줄기의 감마선이 방출된다. 방출되는 감마선의 에너지는 전
자나 양전자의 정지질량에너지인 511keV다. 쌍소멸은 물질의 질량이 빛 에

너지로 변하는 과정이다.

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