중이온가속기 첫 레이저분광 실험…"초속 40만m 핵종 에너지 구조 측정"

IBS-공군사관학교-희귀핵연구단-고려대-교원대-원자력연 등 대거 참여

기초과학연구원(IBS) 중이온가속기연구소(IRIS)는 희귀동위원소 빔을 활용한 레이저분광 실험을 처음 성공했다고 30일 발표했다.

이 연구는 중이온가속기연구소, 공군사관학교(ROKAFA), 희귀 핵 연구단(CENS/IBS), 고려대학교(KU) 가속기과학과, 한국교원대학교(KNUE) 물리교육과, 한국원자력연구원 첨단방사선연구소(ARTI/KAERI) 연구팀이 공동으로 진행했다.

기초과학연구원 라이온 레이저 활용장치.(그림=IBS)

동축 레이저 분광장치(CLaSsy)를 이용해 아이솔(ISOL,온라인 생성분리) 방식으로 생성된 소듐(Na) 동위원소 빔을 활용한 레이저분광 실험이다. 희귀 핵종 연구의 최대 난제는 ‘짧은 반감기’인데, 이 장치는 생성된 희귀 핵종을 비행 상태 그대로 측정할 수 있다.

초고속(약 40만 m/s)으로 날아가는 이온 및 원자 빔과 레이저를 일렬로 일치시켜, 희귀 핵종이 사라지기 전에 레이저분광 수행이 가능하다. 레이저 분광을 통해 희귀 핵종의 에너지 구조를 측정한다. 또 이로부터 핵 모델 수립에 요구되는 주요 핵 정보들을 측정할 수 있다.

연구팀은 분광장치 성능을 검증했다. 연구결과는 가속기 및 검출기 분야의 국제 SCI(E) 학술지 ‘저널오브 인스트루멘테이션'에 게재됐다.