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## 중성자 ## 중성자
- ### 달 표면의 중성자 플럭스
달 표면의 중성자는 은하우주선(Galactic Cosmic Rays, GCR)에 의해 생성된다. GCR은 주로 고에너지의 양성자와 알파 입자들로 구성되어 있으며, 이 입자들이 달 표면에 충돌하면 다양한 에너지 수준의 중성자들이 생성된다. 이 중성자들은 세 가지 주요 범주로 분류된다.
### 1. 열중성자 (Thermal Neutrons)
열중성자(thermal neutrons)는 에너지가 가장 낮은 중성자로, 보통 0.4 eV 이하의 에너지를 가지며 달 표면의 토양 구성에 따라 그 양이 달라진다. 이러한 중성자들은 달 표면의 원소, 특히 철(Fe), 티타늄(Ti), 가돌리늄(Gd), 사마륨(Sm)과 같은 흡수 단면적이 큰 원소들에 의해 흡수된다. 이러한 원소들이 많이 포함된 지역에서는 열중성자 플럭스가 낮게 나타난다. 예를 들어, 달의 앞면에 있는 바다 지역은 철과 티타늄이 풍부하여 열중성자 플럭스가 감소하는 경향이 있으며, 반면에 뒷면의 고지대(highlands)는 이러한 원소들이 적어 열중성자 플럭스가 높게 나타난다.
### 2. 상온중성자 (Epithermal Neutrons)
상온중성자(epithermal neutrons)는 열중성자보다 높은 에너지를 가지며, 일반적으로 0.4 eV에서 100 keV 사이의 에너지 범위를 가진다. 이 중성자들은 수소 농도에 매우 민감하게 반응한다. 달 표면에 미량의 수소(100 ppm 수준)라도 존재하면, 상온중성자 플럭스는 크게 감소한다. 이 때문에 상온중성자는 달 표면에서 수소의 존재, 특히 극지방에서 얼음의 형태로 존재할 가능성이 있는 수소를 탐지하는 데 중요한 역할을 한다.
### 3. 고에너지 중성자 (Fast Neutrons)
고에너지 중성자(fast neutrons)는 가장 높은 에너지를 가지는 중성자로, 일반적으로 100 keV에서 15 MeV까지의 에너지 범위를 가진다. 이 중성자들은 달 표면의 평균 원자 질량과 관련이 있으며, 무거운 원소가 많이 포함된 지역에서 더 높은 플럭스를 나타낸다. 예를 들어, 철과 티타늄이 풍부한 달의 바다 지역에서는 고에너지 중성자 플럭스가 증가하는 반면, 알루미늄(Al)과 칼슘(Ca)이 풍부한 고지대에서는 플럭스가 낮아지는 경향이 있다.
## 참고자료 ## 참고자료
1. [Litvak, M. L., et al. (2012). Global maps of lunar neutron fluxes from the LEND instrument. Journal of Geophysical Research: Planets, 117(E12), E00H22. https://doi.org/10.1029/2011JE003949](https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1029/2011JE003949) 1. [Litvak, M. L., et al. (2012). Global maps of lunar neutron fluxes from the LEND instrument. Journal of Geophysical Research: Planets, 117(E12), E00H22. https://doi.org/10.1029/2011JE003949](https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1029/2011JE003949)
2. [Lingenfelter, R. E., Canfield, E. H., & Hess, W. N. (1961). The lunar neutron flux. Lawrence Radiation Laboratory, University of California.](https://www.osti.gov/servlets/purl/4840348) 2. [Lingenfelter, R. E., Canfield, E. H., & Hess, W. N. (1961). The lunar neutron flux. Lawrence Radiation Laboratory, University of California.](https://www.osti.gov/servlets/purl/4840348)
3. [LRO Lunar Exploration Neutron Detector (LEND)](https://ode.rsl.wustl.edu/Moon/pagehelp/Content/Missions_Instruments/Lunar%20Reconnaissance%20Orbiter%20(LRO)/LEND/Intro.htm) 3. [LRO Lunar Exploration Neutron Detector (LEND)](https://ode.rsl.wustl.edu/Moon/pagehelp/Content/Missions_Instruments/Lunar%20Reconnaissance%20Orbiter%20(LRO)/LEND/Intro.htm)
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## γ-선 ## γ-선
달 표면에 쏟아지는 γ-선의 적분 플럭스는 $100\mathrm{MeV}$ 이상의 에너지에서 $1.04×10^{-6}\mathrm{cm}^{-2}\mathrm{s}^{-1}$ 로 측정된다.<sup>[4](#참고자료4)</sup> 따라서 $1\mathrm{m}^2$ 면적에 초당 0.0104개의 γ-선이 들어온다고 할 수 있다. 이는 1분당 약 0.624개, 1개 미만의 γ-선이 들어오는 것을 의미한다. 달 표면에 쏟아지는 γ-선의 적분 플럭스는 $100\mathrm{MeV}$ 이상의 에너지에서 $1.04×10^{-6}\mathrm{cm}^{-2}\mathrm{s}^{-1}$ 로 측정된다.<sup>[4](#참고자료4)</sup> 따라서 $1\mathrm{m}^2$ 면적에 초당 0.0104개의 γ-선이 들어온다고 할 수 있다. 이는 1분당 약 0.624개, 1개 미만의 γ-선이 들어오는 것을 의미한다.
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## 참고자료 ## 참고자료
1. [Walker, R. M. (1974). Apollo 17 lunar surface cosmic ray detector: Final report (NASA Contract No. NAS 9-11895, NASA CR-134329). Laboratory for Space Physics, Washington University.](https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19740019764/downloads/19740019764.pdf) 1. [Walker, R. M. (1974). Apollo 17 lunar surface cosmic ray detector: Final report (NASA Contract No. NAS 9-11895, NASA CR-134329). Laboratory for Space Physics, Washington University.](https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19740019764/downloads/19740019764.pdf)
2. [Vernov, S. N., & Lavrukhina, A. K. (n.d.). Primary cosmic rays on the lunar surface. The Scientific Research Institute of Nuclear Physics, Moscow State University; V. I. Vernadskiy Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry.](https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19780005025/downloads/19780005025.pdf) 2. [Vernov, S. N., & Lavrukhina, A. K. (n.d.). Primary cosmic rays on the lunar surface. The Scientific Research Institute of Nuclear Physics, Moscow State University; V. I. Vernadskiy Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry.](https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19780005025/downloads/19780005025.pdf)
3. [Loparco, F. (on behalf of the Fermi LAT Collaboration). (2017). The gamma-ray Moon seen by the Fermi LAT. Journal of Physics: Conference Series, 934(1), 012021. https://doi.org/10.1088/1742-6596/934/1/012021](https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/934/1/012021/pdf) 3. [Loparco, F. (on behalf of the Fermi LAT Collaboration). (2017). The gamma-ray Moon seen by the Fermi LAT. Journal of Physics: Conference Series, 934(1), 012021. https://doi.org/10.1088/1742-6596/934/1/012021](https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/934/1/012021/pdf)
4. [Abdo, A. A., et al. (2012). Fermi observations of γ-ray emission from the Moon. The Astrophysical Journal, 758(2), 140. https://doi.org/10.1088/0004-637X/758/2/140](https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/758/2/140/pdf)' 4. [Abdo, A. A., et al. (2012). Fermi observations of γ-ray emission from the Moon. The Astrophysical Journal, 758(2), 140. https://doi.org/10.1088/0004-637X/758/2/140](https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/758/2/140/pdf)'
5. [NASA. "Fermi: Science - Overview." Fermi Gamma-ray Space Telescope, National Aeronautics and Space Administration](https://fermi.gsfc.nasa.gov/science/overview.html) 5. [NASA. "Fermi: Science - Overview." Fermi Gamma-ray Space Telescope, National Aeronautics and Space Administration](https://fermi.gsfc.nasa.gov/science/overview.html)
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