저지능 (Stopping Power)
쉽게 풀면
차가 진흙탕 길을 달릴 때 매 미터마다 속도를 얼마나 잃는지를 생각하면 쉽습니다. 저지능은 알파선이나 베타선 같은 하전입자가 물질 속을 지나가면서 단위 길이당 얼마의 에너지를 물질에 넘겨주는지를 나타내는 값입니다. 저지능이 크다는 것은 그 물질이 입자의 에너지를 아주 빠르게 빼앗는다는 뜻이고, 이는 입자가 물질 속으로 깊이 들어가지 못하고 짧은 거리 안에서 멈춘다는 의미이기도 합니다.
왜 중요한가
저지능은 방사선이 물질 속에서 얼마나 깊이 침투할 수 있는지, 즉 비정(range)을 결정하는 핵심 물리량이기 때문에 방사선 차폐 두께 설계와 방사선량 계산의 기초가 됩니다. 방사선치료에서 입자선의 에너지 전달 분포를 예측하는 데에도 필수적으로 쓰입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
서로 다른 물질에서 알파입자가 에너지를 잃는 정도를 계산해 비교했다는 뜻입니다.
에너지를 빨리 잃을수록 입자가 물질 속으로 파고드는 거리가 짧아진다는 관계를 설명합니다.
조금 더 깊게 보면
저지능은 주로 매질 원자의 전자와의 충돌로 에너지를 잃는 전자적 저지능과, 원자핵과의 상호작용으로 에너지를 잃는 핵적 저지능으로 나뉘며, 대부분의 에너지 영역에서 전자적 저지능이 지배적입니다. 물질의 밀도 영향을 제거하기 위해 저지능을 밀도로 나눈 "질량 저지능"이 자주 사용되며, 이는 물질 간 비교를 쉽게 해줍니다. 브래그곡선은 이 저지능이 입자의 이동 경로를 따라 어떻게 변하는지를 보여주는 그래프입니다.
주의할 점
저지능은 입자의 종류, 에너지, 매질에 따라 크게 달라지므로 어느 한 경우의 값을 다른 조건에 그대로 적용해서는 안 됩니다. 또한 저지능이 큰 것이 항상 차폐에 유리한 것은 아니며, 제동복사 발생 등 이차 효과도 함께 고려해야 합니다.