문서의 임의 삭제는 제재 대상으로, 문서를 삭제하려면 삭제 토론을 진행해야 합니다. 문서 보기문서 삭제토론 반물질 (문단 편집) == [[쌍소멸]]과 [[쌍생성]] == 반물질은 물질과 닿으면 일으키는 쌍소멸(pair annihilation)로 유명하다. 계산하는 것도 정말 간단하다. m이 있는 그대로 에너지로 바뀌니까, 그냥 통째로 공식에 집어넣고 2를 곱해주면 된다. 미세한 차이가 있지만 사실상 100%라고 해도 무방하다. 때문에 쌍소멸이 일어나면 [[질량-에너지 동등성|E=mc²]]이라는 공식에 의해 어마어마한 효율의 에너지가 튀어나온다. 즉, 반응하는 물질의 질량이 100%에 매우 가깝게 에너지로 변환된다. 그러니까 두 물질의 질량이 거의 그대로 에너지로 변환된다. [[핵분열]]과는 비교가 안 되는 것이, 핵분열 반응은 원자량이 큰 원자핵이 다른 원자핵으로 분열되면서 분열되기 전 원자핵의 핵자 간 결합에너지와 분열된 후 두 원자핵의 핵자간 결합에너지 차이만큼이 에너지로 나오므로 이때의 효율은 원재료 질량의 1퍼센트에도 한참 못 미친다. 하지만 쌍소멸반응에서는 일반적인 물질과 반물질의 거의 전체가 분해되고 분해된 만큼의 에너지가 튀어나오기 때문에 비교가 불가능하다. 그리고 원리상으로는 비슷한 [[핵융합]]과도 규모 면에서 비교가 안 되는데, 기본적으로는 핵융합과 쌍소멸이 비슷하나 수소 원자 네 개가 핵융합하면 헬륨이 생성되며, 이것 역시 남는 질량만큼만 에너지로 변한다. 핵융합은 1중 수소 네 개의 질량을 합친 값의 약 0.7%가 헬륨으로 융합할 때마다 에너지로 변환되어 나온다. 그러니 쌍소멸 반응에서 나오는 에너지가 압도적일 수밖에 없다. * 포지트론(양전자) 1g이 물질과 반응해서 생성되는 에너지는 이론상 1.8×10^^14^^ J[* 질량의 430억 배로 1g의 경우 TNT 43,000'''톤'''의 폭발력을 가진다.][* 에너지원으로써 따져 보자면 같은 무게의 수소로 핵융합 발전을 하는 것의 282배의 에너지를 낸다. 물론 반물질과 쌍소멸할 물질의 질량도 고려한다면 반으로 줄어든다. [[핵융합 발전]] 문서에서 알 수 있듯이, 이미 지금 지구상의 모든 에너지원을 대체할 수 있는 핵융합을 아득히 뛰어넘는 셈이다. 수소핵융합과 비교해둔 자료와 비교한다면, 반물질 1g이면 352만 리터의 석유를 대체할 수 있고, 177g이면 1GW급 발전소를 1년간 운영할 수 있다. 이런 발전소가 60개만 있으면(24시간 가동된다는 가정 하에) 한국의 모든 전력소모를 커버한다. 즉, 발전효율이 특별히 낮지 않다는 전제하에, 반물질 11kg으로 한국의 모든 발전소를 대체하는 것.], 히로시마에 떨어진 [[리틀보이]]의 3배에 필적한다고 전해진다.[* 반물질 1kg이 물질 1kg과 반응하여 총 2kg의 질량이 쌍소멸하면 이론적으로 43Mt에 육박하는 에너지를 가진다고 한다. 이는 [[차르 봄바]]와 거의 동급이다.] 이러한 물질과 반물질, 특히 주로 예시로 드는 정지상태의 전자와 양전자 간의 쌍소멸 시에는 빛 에너지 즉, 한 쌍의 광자가 생성된다. 이때 생성되는 광자는 쌍소멸 전의 전자와 양전자가 가지고 있던 각운동량과 에너지, 운동량이 보존되어야 한다. 이는 다시 말해 전자-양전자가 정지 상태에서 쌍소멸이 일어났다면 두 입자의 운동량의 합은 필연적으로 0이 된다. 따라서 쌍생성 후 방출되는 광자의 전체 운동량의 합도 역시 0이 되어야 한다. 그런데 광자의 속도는 c로 일정하여야 하기 때문에[* 가벼운 수준에서는 저렇게 이해해도 되지만, 정확하게 설명하자면 광자 하나의 질량은 0이기 때문에 광자가 적어도 둘은 나와야 한다고 설명할 수 있다. (다음 각주에서 말하는 각운동량을 통한 설명도 가능하다.) 입자들의 반응에서 이들의 에너지와 운동량으로부터 계산될 수 있는 물리량으로 불변 질량(invariant mass)이라는 것이 있는데, 이는 에너지와 운동량처럼 반응 후에도 보존되는 값이다. 특히 반응 후에 입자가 딸랑 하나만 남게 되면, 그 입자의 질량은 불변 질량과 같아야 한다. 한편, 전자와 양전자가 (혹은 아무 두 입자가) 충돌하는 반응에서 불변 질량(invariant mass)은 항상 0이 아니다. 이런 상황에서 반응 후에 광자 2개 이상이 만들어지면 아무래도 상관 없지만 (질량 0인 입자들만 가지고도 입자 수가 둘 이상이면 불변 질량이 항상 0이 아니라는 것을 알 수 있다) 광자 하나만 남게 되는 것은 광자의 질량이 0이라는 사실과 안 맞게 된다. 따라서 쌍소멸 과정에서 광자 하나만 나오는 것은 불가능하다.][* 사실 드물지만 더 많은 광자들이 만들어질 수도 있다. 다만 항상 짝수 개의 광자가 나온다. 홀수 개의 광자가 만들어지는 경우는 각운동량이 안 맞아서 불가능하다. 사실 만약 전자와 양전자의 각운동량과 날아오는 방향이 뭔가 안 맞으면 쌍소멸 없이 그냥 튕겨나가기만 할 뿐이다. 자세한 내용은 예를 들어 Thomson, Modern Particle Physics (2013)로부터 확인할 수 있다.] 방출되는 광자의 운동량의 합이 0이 되려면 서로 반대되는 방향으로 운동하는 두 개의 광자, 즉 한 쌍의 광자가 방출되어야 한다. 반대로 쌍소멸이 아닌 쌍생성(pair production) 과정도 존재하는데, 이는 위에서 설명한 쌍소멸과 반대로 큰 에너지를 가진 광자가 상호 작용하여 기본 입자(대표적으로 전자)와 그에 반대되는 반물질 입자(양전자) 쌍을 만드는 것이다. 이 과정 또한 생성 전후의 운동량과 에너지, 물리량 등이 보존되어야 한다. 상온, 공기중에서도 입자와 반입자만 있으면 손쉽게 일어나는 쌍소멸과는 다르게 쌍생성은 [[LHC|상당히 혹독하고 극단적인 환경]]에서만 주로 일어난다. 가장 대표적인 것이 페타와트급 첨두출력의 레이저를 집속시켜 두개의 광자를 충돌시켜 전자와 양전자가 쌍으로 만들어지는 Breit-Wheeler 효과다. [[불확정성 원리]]에 따르면 아무것도 없어도 전자-양전자 쌍이 쌍생성됐다 다시 합쳐지며 쌍소멸되는 현상이 일어난다는 [[양자요동|양자 요동]] 또는 양자 떨림(Quantum Jitter)이 가능할 수 있다. 이러한 전자-양전자 쌍이 유지되는 시간은 극히 짧지만 [[블랙홀]]과 같이 특정한 조건이 주어지면 이러한 현상을 관측할 수 있다고 한다. 자세한 사항은 [[호킹 복사]] 문서로. 양전자는 간혹 전자와 만나 쌍소멸하지 않고 [[포지트로늄]]이 되기도 한다.저장 버튼을 클릭하면 당신이 기여한 내용을 CC-BY-NC-SA 2.0 KR으로 배포하고,기여한 문서에 대한 하이퍼링크나 URL을 이용하여 저작자 표시를 하는 것으로 충분하다는 데 동의하는 것입니다.이 동의는 철회할 수 없습니다.캡챠저장미리보기