연구진, GSI/FAIR에서 페르뮴 핵구조를 레이저 기술로 혁신적 탐구
Seoul과학자들은 GSI/FAIR 시설과 요하네스 구텐베르크 마인츠 대학에서 첨단 레이저 분광학을 사용하여 원소 페르뮴의 구조 연구에서 중요한 진전을 이루었습니다. 원소 번호 100인 페르뮴의 다양한 동위원소를 조사하면서 중성자가 더해질 때 원자핵 크기가 변한다는 것을 발견했습니다. 이 연구는 국제 팀의 협력으로 이루어졌으며, 무거운 원소의 핵 껍질 구조가 어떻게 발전하는지를 이해하는 데 기여합니다.
페르뮴 연구는 초중량 원소에 대한 중요한 정보를 제공합니다. 연구자들은 주기율표에서 페르뮴의 특별한 위치 때문에 첨단 기법을 사용하여 페르뮴 동위원소를 분석했습니다. 주요 내용을 요약하겠습니다:
- 중성자가 추가됨에 따라 핵 전하 반지름이 점차 증가합니다.
- 페르뮴의 핵 전하 반지름에는 국소화된 쉘 효과의 영향이 적습니다.
- 쉘 효과는 핵 결합 에너지를 이해하는 데 중요합니다.
- 적용된 레이저 분광 기술은 새로운 연구 가능성을 열어줍니다.
이 연구는 새로운 레이저 방법을 활용했기 때문에 독특합니다. 연구진은 페르뮴 동위 원소를 조사하면서 전자들을 보다 높은 에너지 수준으로 이동시키고, 나중에 제거하여 측정을 가능하게 했습니다. 이러한 방식은 서로 다른 동위 원소들의 핵 크기 변화를 정확히 결정하는 데 필수적입니다.
연구에 따르면 원자핵 구조에 대한 이해가 변화하고 있습니다. 개별 껍질 효과에 집중하는 대신, 원자핵 내부의 입자인 핵자들이 함께 어떻게 행동하는지에 더 많은 주목이 이루어지고 있습니다. 이 변화는 중요하며, 핵의 질량이 증가함에 따라 껍질 효과의 영향이 줄어든다는 의미입니다. 이는 현재의 주기율표를 넘어서는 매우 무거운 원소의 상호작용 모델링을 더 용이하게 만들 수 있습니다.
이 연구는 핵 안정성과 극한 조건에서의 물질 거동에 대한 우리의 이해를 향상시키는 데 도움을 줍니다. 과학자들은 이 지식을 바탕으로 아직 발견되지 않은 원소의 특성을 예측하고, 초중량 원소를 생성하고 안정화하는 데 겪는 어려움을 해결할 수 있습니다. 이 연구 결과는 핵물리학의 기존 개념에 도전하며, 과학자들에게 이러한 독특한 물질을 연구할 새로운 방법을 제공합니다.
연구는 여기에서 발표되었습니다:
http://dx.doi.org/10.1038/s41586-024-08062-z및 그 공식 인용 - 저자 및 저널 포함 - 다음과 같습니다
Jessica Warbinek, Elisabeth Rickert, Sebastian Raeder, Thomas Albrecht-Schönzart, Brankica Andelic, Julian Auler, Benjamin Bally, Michael Bender, Sebastian Berndt, Michael Block, Alexandre Brizard, Pierre Chauveau, Bradley Cheal, Premaditya Chhetri, Arno Claessens, Antoine de Roubin, Charlie Devlin, Holger Dorrer, Christoph E. Düllmann, Julie Ezold, Rafael Ferrer, Vadim Gadelshin, Alyssa Gaiser, Francesca Giacoppo, Stephane Goriely, Manuel J. Gutiérrez, Ashley Harvey, Raphael Hasse, Reinhard Heinke, Fritz-Peter Heßberger, Stephane Hilaire, Magdalena Kaja, Oliver Kaleja, Tom Kieck, EunKang Kim, Nina Kneip, Ulli Köster, Sandro Kraemer, Mustapha Laatiaoui, Jeremy Lantis, Nathalie Lecesne, Andrea Tzeitel Loria Basto, Andrew Kishor Mistry, Christoph Mokry, Iain Moore, Tobias Murböck, Danny Münzberg, Witold Nazarewicz, Thorben Niemeyer, Steven Nothhelfer, Sophie Péru, Andrea Raggio, Paul-Gerhard Reinhard, Dennis Renisch, Emmanuel Rey-Herme, Jekabs Romans, Elisa Romero Romero, Jörg Runke, Wouter Ryssens, Hervé Savajols, Fabian Schneider, Joseph Sperling, Matou Stemmler, Dominik Studer, Petra Thörle-Pospiech, Norbert Trautmann, Mitzi Urquiza-González, Kenneth van Beek, Shelley Van Cleve, Piet Van Duppen, Marine Vandebrouck, Elise Verstraelen, Thomas Walther, Felix Weber, Klaus Wendt. Smooth trends in fermium charge radii and the impact of shell effects. Nature, 2024; 634 (8036): 1075 DOI: 10.1038/s41586-024-08062-z
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