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과학

유사신속도

유사신속도과학
영문명
Pseudorapidity
기호
η
기준 방향
빔 축
단위
무차원
유사신속도는 입자의 진행 방향과 빔 축이 이루는 각도를 로그 함수로 표현한 무차원 좌표이다. 입자 충돌 실험에서 검출 위치와 입자의 방향을 나타낼 때 사용하며, 입자의 속력 자체를 뜻하지 않는다.

각도를 다른 눈금으로 표시하기

양의 빔 축에서 잰 극각을 θ라고 하면 유사신속도는 η = −ln[tan(θ/2)]로 정의한다. 각도를 그대로 나열하는 대신 로그 눈금으로 바꾼 것이다. 같은 방향을 가리키는 입자라면 에너지의 크기가 달라도 유사신속도는 같다.

중앙과 앞뒤 방향

빔 축에 직각인 θ = 90도에서는 tan(45도)가 1이므로 η는 0이다. 양의 축 쪽으로 기울어 θ가 작아지면 η는 양수가 되고, 반대 축 쪽에서는 음수가 된다. 빔 축에 가까워질수록 절댓값이 커지므로 큰 수를 중앙에서 멀리 떨어진 방향으로 읽을 수 있다.

직접 계산한 예

θ가 60도이면 η는 약 0.55이고, 대칭인 120도이면 약 −0.55이다. 두 방향은 같은 크기의 유사신속도를 갖지만 부호가 반대이다. η의 차이를 도 단위 각도 차이처럼 해석하면 안 된다. 로그 변환 때문에 동일한 각도 변화가 어디에서나 같은 η 변화로 바뀌지는 않는다.

운동량 좌표와 함께 쓰기

충돌 입자의 운동을 기록할 때 횡운동량, 유사신속도, 방위각을 함께 사용하면 빔에 대한 방향과 횡방향 운동량의 크기를 구분할 수 있다. 이때 유사신속도는 방향 좌표이고 횡운동량은 운동량 성분의 크기이다. 이름에 빠르기를 뜻하는 말이 들어가 있어도 η가 크다는 이유만으로 입자가 더 빠르다고 판단할 수 없다.

관련 문서

결손 횡운동량 / 운동량 / 벡터 / 로그 / 각도 / 전자기 열량계 / 강입자 열량계 / 입자 가속기