오펜하이머-필립스 과정

오펜하이머-필립스 과정() 또는 스트립 반응()은 중수소 유도 핵반응의 한 유형이다. 이 과정에서 에너지가 높은 중수소(하나의 양성자와 하나의 중성자를 가진 안정적인 수소 동위 원소)의 중성자 절반이 표적 원자핵과 핵융합하여 표적을 더 무거운 동위 원소로 변환시키면서 양성자를 방출한다. 예를 들어 탄소-12가 탄소-13으로 핵변환되는 과정이 있다.

이 과정은 중수소와 표적 핵 사이의 쿨롱 장벽에 대한 간단한 계산에서 예상되는 것보다 낮은 에너지에서 핵 상호작용이 일어날 수 있도록 한다. 이는 중수소가 양전하를 띤 표적 핵에 접근할 때, "양성자 끝"은 표적에서 멀어지고 "중성자 끝"은 표적을 향하는 전하 분극을 겪기 때문이다. 핵융합은 중성자와 표적 핵의 결합 에너지가 중수소 자체의 결합 에너지보다 클 때 진행된다. 이전에 중수소에 있던 양성자는 새롭고 더 무거운 핵에서 반발력을 받아 밀려난다.

 역사 
이 효과에 대한 설명은 J. 로버트 오펜하이머와 멜바 필립스가 1935년에 발표했는데, 버클리 사이클로트론을 이용한 실험에서 일부 원소들이 중수소 폭격 하에 방사성을 띠게 되는 것을 고려한 것이었다.Oppenheimer, 1995, page 192 cf. 

 메커니즘 
O-P 과정 동안, 중수소의 양전하는 공간적으로 분극화되어 중수소의 밀도 분포의 한쪽 끝, 즉 "양성자 끝"에 우선적으로 모인다. 중수소가 표적 핵에 접근하면 양전하는 전기장에 의해 밀려나고, 입사 에너지가 장벽을 넘기에 충분하지 않다고 가정하면 "양성자 끝"은 쿨롱 장벽을 최대한 올라간 후 최소 거리에 도달한다. "중성자 끝"이 매우 짧은 거리에서만 작용하는 강한 핵력이 "양성자 끝"에 작용하는 반발적인 정전기력을 초과할 만큼 충분히 가깝다면, 중성자와 표적 핵의 핵융합이 시작될 수 있다. 반응은 다음과 같이 진행된다.

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|- style="height:2em;"
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O-P 과정에서 중성자가 표적 핵과 핵융합할 때, 중수소 결합력은 "양성자 끝"을 맨몸 양성자가 스스로 접근할 수 있었던 것보다 더 가까이 끌어당겨 양전하의 위치 에너지를 증가시킨다. 중성자가 포획되면서 양성자가 복합체에서 떨어져 나가 방출된다. 이 시점에서 양성자는 동일한 입사 에너지를 가진 고립된 양성자가 할 수 있는 것보다 표적 핵에 더 가깝게 접근했기 때문에 중수소의 입사 운동 에너지보다 더 많은 에너지를 가지고 달아날 수 있다. 이러한 경우, 변환된 핵은 음의 운동 에너지를 가진 중성자와 핵융합한 것처럼 에너지 상태에 남게 된다. 양성자가 방출될 수 있는 에너지의 상한선은 딸 핵의 바닥 상태에 의해 설정된다.Friendlander, 2008, p. 68-69Blatt, 1991, pp. 508-509

 내용주 

 각주 



분류:핵물리학