새로운 우라늄 동위 원소 감지
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2021-04-19 15:57:05
(3분 10초 읽기)
- 우라늄-214는 현재까지 알려진 방사성 원소 중 가장 가벼운 동위 원소다.
- 122개의 중성자만을 가진 새로운 우라늄 동위 원소를 발견
우라늄 원소는 우주에서 자연적으로 형성된 가장 무거운 원자 중 하나다.
중성자별 충돌과 같은 우주 폭발 만이 92개의 중성자와 140~146개의 중성자에서 이러한 원자핵을 형성할 수 있는 충분한 에너지를 생성한다.
자연적으로 발생하는 네 가지 우라늄 동위 원소는 모두 방사성이며 장기간에 걸쳐 더 가벼운 원소로 붕괴된다. 우라늄의 4가지 천연 동위 원소 외에도 21개의 다른 동위 원소가 현재 실험실에서 생산됐다.
중성자가 122개뿐인 우라늄
최근 또 다른 우라늄 동위 원소가 추가되고 있다.
중국 란저우의 중이온 연구 센터에서 핵물리학자들은 현재까지 알려진 가장 가벼운 우라늄 동위 원소를 만들었다. 이를 위해 Zhiyuan Zhang과 그의 팀은 강력하게 가속된 아르곤 원자로 텅스텐 판 조각을 촬영했다. 원자가 충돌하면 불안정한 중간 단계를 통해 다양한 우라늄 동위 원소가 생성된다.
붕괴 데이터를 바탕으로 연구원들은 이미 알려진 가벼운 우라늄 동위 원소 216U와 218U에 더해 이전에 검출된 적이 없는 질량수가 214인 동위원소가 형성됐음을 확인했다.
92개의 양성자 외에도 이 새로운 우라늄 동위 원소는 원자핵에 122개의 중성자를 가지고 있다. 이것은 Zhang과 그의 팀이 보고한 바와 같이 현재까지 알려진 가장 가벼운 우라늄 동위 원소다. 새로운 214U의 반감기는 0.5밀리 초로 매우 짧다.
알파 붕괴 이상
새로운 우라늄 동위 원소는 또 다른 이유에서 흥미롭다.
측정하는 동안 과학자들은 214U가 알파 붕괴에 이상을 보인다는 것을 발견했다.
이 붕괴 반응 동안 방사성 원자핵은 두 개의 양성자와 두 개의 중성자로 구성된 헬륨 핵을 방출한다. 새로운 우라늄 동위 원소를 사용하면 이러한 알파 입자가 실제로 핵물리학 모델을 기반으로 하는 것보다 더 빠르고 쉽게 방출된다.
그 뒤에는 원자의 핵심 구성 요소 사이의 상호 작용이 거의 연구되지 않았을 수 있다.
핵물리학자들은 매우 무거운 원소의 핵심이 더 강하게 상호 작용하는 양성자와 중성자의 덩어리인 헬륨 핵이 반복적으로 발생하는 하부 구조를 가지고 있다고 오랫동안 의심해 왔다.
양성자와 중성자 간의 강력한 상호 작용
새로운 우라늄 동위 원소의 붕괴 거동은 이제 이러한 “덩어리”중 하나의 양성자와 하나의 중성자 간의 상호 작용이 다른 원소의 동위 원소보다 더 뚜렷함을 나타낸다.
이것은 핵물리학자들에게 원자핵에서 무거운 원소와 이러한 원자의 붕괴를 유도하는 과정이 상호작용 한다는 귀중한 정보를 제공한다.
"126개 미만의 중성자를 가진 동위 원소의 거동은 이 강력한 양성자-중성자 상호 작용이 알파 붕괴에서 결정적인 역할을 한다는 것을 시사한다"며 Zhang은 덧붙였다. “이 효과는 플루토늄 동위 원소를 사용하면 더욱 강해질 수 있다. 따라서 훨씬 더 높은 원자 번호를 가진 원자핵으로 이 연구를 계속하는 것은 매우 흥미롭다.”
(Physical Review Letters, 2021; doi : 10.1103 / PhysRevLett.126.152502)
출처 : American Physical Society (APS), Chinese Academy of Sciences
- 우라늄-214는 현재까지 알려진 방사성 원소 중 가장 가벼운 동위 원소다.
- 122개의 중성자만을 가진 새로운 우라늄 동위 원소를 발견
새로운 우라늄 동위 원소 감지
우라늄-214는 현재까지 알려진 방사성 원소 중 가장 가벼운 동위 원소다.
새로운 유형의 원자 :
핵 물리학자들이 122개의 중성자만을 가진 새로운 우라늄 동위 원소를 발견했다.
214U는 현재까지 알려진 가장 가벼운 우라늄 핵이다. 실험실에서 생성된 이 우라늄 동위 원소는 붕괴 행동의 일부 이상으로 인해 흥미롭다. 특히 쉬운 알파 붕괴는 핵의 중성자와 양성자 사이의 비정상적으로 강한 상호 작용을 나타낸다.
 |
▲ 천연 우라늄 동위 원소에는 140 ~146 개의 중성자가 있으며 새로 생성된 가장 가벼운 동위 원소 214U에는 122 개만 있다. |
우라늄 원소는 우주에서 자연적으로 형성된 가장 무거운 원자 중 하나다.
중성자별 충돌과 같은 우주 폭발 만이 92개의 중성자와 140~146개의 중성자에서 이러한 원자핵을 형성할 수 있는 충분한 에너지를 생성한다.
자연적으로 발생하는 네 가지 우라늄 동위 원소는 모두 방사성이며 장기간에 걸쳐 더 가벼운 원소로 붕괴된다. 우라늄의 4가지 천연 동위 원소 외에도 21개의 다른 동위 원소가 현재 실험실에서 생산됐다.
중성자가 122개뿐인 우라늄
최근 또 다른 우라늄 동위 원소가 추가되고 있다.
중국 란저우의 중이온 연구 센터에서 핵물리학자들은 현재까지 알려진 가장 가벼운 우라늄 동위 원소를 만들었다. 이를 위해 Zhiyuan Zhang과 그의 팀은 강력하게 가속된 아르곤 원자로 텅스텐 판 조각을 촬영했다. 원자가 충돌하면 불안정한 중간 단계를 통해 다양한 우라늄 동위 원소가 생성된다.
붕괴 데이터를 바탕으로 연구원들은 이미 알려진 가벼운 우라늄 동위 원소 216U와 218U에 더해 이전에 검출된 적이 없는 질량수가 214인 동위원소가 형성됐음을 확인했다.
92개의 양성자 외에도 이 새로운 우라늄 동위 원소는 원자핵에 122개의 중성자를 가지고 있다. 이것은 Zhang과 그의 팀이 보고한 바와 같이 현재까지 알려진 가장 가벼운 우라늄 동위 원소다. 새로운 214U의 반감기는 0.5밀리 초로 매우 짧다.
알파 붕괴 이상
새로운 우라늄 동위 원소는 또 다른 이유에서 흥미롭다.
측정하는 동안 과학자들은 214U가 알파 붕괴에 이상을 보인다는 것을 발견했다.
이 붕괴 반응 동안 방사성 원자핵은 두 개의 양성자와 두 개의 중성자로 구성된 헬륨 핵을 방출한다. 새로운 우라늄 동위 원소를 사용하면 이러한 알파 입자가 실제로 핵물리학 모델을 기반으로 하는 것보다 더 빠르고 쉽게 방출된다.
그 뒤에는 원자의 핵심 구성 요소 사이의 상호 작용이 거의 연구되지 않았을 수 있다.
핵물리학자들은 매우 무거운 원소의 핵심이 더 강하게 상호 작용하는 양성자와 중성자의 덩어리인 헬륨 핵이 반복적으로 발생하는 하부 구조를 가지고 있다고 오랫동안 의심해 왔다.
 |
| ▲ 우라늄 동위 원소 214U는 알파 붕괴시 이상을 보인다. © Zhiyuan Zhang |
양성자와 중성자 간의 강력한 상호 작용
새로운 우라늄 동위 원소의 붕괴 거동은 이제 이러한 “덩어리”중 하나의 양성자와 하나의 중성자 간의 상호 작용이 다른 원소의 동위 원소보다 더 뚜렷함을 나타낸다.
이것은 핵물리학자들에게 원자핵에서 무거운 원소와 이러한 원자의 붕괴를 유도하는 과정이 상호작용 한다는 귀중한 정보를 제공한다.
"126개 미만의 중성자를 가진 동위 원소의 거동은 이 강력한 양성자-중성자 상호 작용이 알파 붕괴에서 결정적인 역할을 한다는 것을 시사한다"며 Zhang은 덧붙였다. “이 효과는 플루토늄 동위 원소를 사용하면 더욱 강해질 수 있다. 따라서 훨씬 더 높은 원자 번호를 가진 원자핵으로 이 연구를 계속하는 것은 매우 흥미롭다.”
(Physical Review Letters, 2021; doi : 10.1103 / PhysRevLett.126.152502)
출처 : American Physical Society (APS), Chinese Academy of Sciences
[더사이언스플러스=문광주 기자]
[ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]
