IBS, 중이온가속기 '희귀동위원소' 레이저분광 실험 첫 성공

국내 공동연구 통해 짧은 반감기 희귀동위원소 핵 구조 연구 전기 마련

[대전=뉴시스] RAON의 CLaSsy 빔라인과 레이저 시스템.(사진=IBS 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 중이온가속기에서 생성한 희귀동위원소를 이용한 레이저분광 실험이 국내 최초로 성공적으로 수행됐다.

기초과학연구원(IBS)은 중이온가속기연구소(IRIS)와 공군사관학교, IBS 희귀 핵 연구단(CENS), 고려대, 한국교원대, 한국원자력연구원 첨단방사선연구소 공동 연구팀이 동축 레이저 분광장치 'CLaSsy(Collinear Laser Spectroscopy)'를 활용해 ISOL(온라인 생성분리) 방식으로 생산한 소듐(Na) 희귀동위원소 빔의 레이저분광 실험을 국내 처음으로 성공했다고 30일 밝혔다.

이번 성공으로 반감기가 매우 짧아 연구가 어려웠던 희귀동위원소의 핵 구조를 정밀하게 분석할 수 있는 기반을 마련하면서 차세대 핵물리 연구에 새로운 전기를 마련하게 됐다.

희귀동위원소 연구의 가장 큰 난제는 생성 직후 빠르게 붕괴하는 짧은 반감기다. 연구팀이 활용한 CLaSsy 장치는 초속 약 40만m로 이동하는 이온 및 원자 빔과 레이저를 일직선으로 정밀하게 맞춰 희귀동위원소가 사라지기 전에 분광 측정을 수행할 수 있도록 설계됐다.

레이저 분광은 희귀동위원소의 에너지 구조를 분석해 핵 구조와 핵 모형 구축에 필요한 핵심 정보를 얻는 기술이다.

이번 연구에서는 CLaSsy 장치의 성능을 성공적으로 검증했으며 다양한 짧은 반감기의 희귀동위원소에 대해서도 고정밀 레이저분광 연구가 가능하다는 점을 입증했다.

연구 결과는 가속기 및 검출기 분야 국제 SCI(E) 학술지인 '저널 오브 인스트루멘테이션(Journal of Instrumentation)'에 최근 게재됐다.

IBS 중이온가속기연구소 실험장치팀 박성종 연구위원은 "이번 성과는 CLaSsy 장치의 성능 검증을 넘어 중이온가속기에서 다양한 레이저 기술을 활용할 수 있음을 입증한 사례"라며 "현재 준비 중인 레이저이온원(RILIS)과 CLaSsy를 연계한 알루미늄 동위원소 레이저분광 실험의 기반이 될 것"이라고 말했다.

실험을 총괄한 공군사관학교 유훈 교수는 "가속기 시설에서 레이저 기반 원자물리 기술의 활용 가능성은 매우 크다"며 "인-소스(In-source), 인-빔(In-beam), 나아가 인-트랩(In-trap) 레이저 분광기술까지 구축되면 측정 정밀도가 크게 향상되고 RAON은 초정밀 측정 연구시설로 발전할 수 있을 것으로 기대된다"고 설명했다.

권면 IBS 중이온가속기연구소장 직무대행도 "이번 연구는 국내 중이온가속기 시설에서 레이저 기술을 희귀핵 연구에 적용한 첫 사례"라며 "RAON이 첨단 레이저 기술이 융합된 세계적 수준의 가속기 연구시설로 도약하는 중요한 기반이 될 것"이라고 밝혔다.


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