<전자.과학 광장> 원자핵은 몇도 일까

　원자핵의 온도는 얼마나 될까.

　이 흥미로운 질문에 노르웨이 오슬로대학의 물리학과 연구그룹이 최근 답을 내놓았다.

　연구팀은 다이스프로슘162(Dysprosium162), 어븀166(Erbium166), 이터븀172(Ytterbium172) 등 세가지 종류의 희토류 금속(또는 란탄족) 핵으로 나오는 감마선의 스펙트럼 함수로 처음으로 원자핵의 온도와 열용량을 측정하는 데 성공했다.

　연구팀은 원자핵 온도를 측정하기 위해 희토류 금속핵에 45메가볼트(㎹)의 전압에서 헬륨3 기폭제를 가했을 때 나타나는 반응을 검출했다.

　물리학자들은 원자핵의 온도는 물질을 이루는 분자, 원자와 이온의 반응속도론적 에너지에 대한 통계적 측정치로 정해진다고 정의를 내리고 있다.

　연구팀은 원자내부의 온도가 원자핵에서 생성되는 양성자와 중성자간의 인력 측정치로 표현될 수 있다는 사실을 떠올리고, 기체를 가열할 때 생성되는 광 측정치 대신에 원자핵 내부에서 일어나는 핵반응으로 발생되는 높은 에너지의 감마선을 측정, 복잡한 계산과정을 거치면 원자 내부의 온도를 알 수 있다는 가정을 세웠다.

　연구팀은 이와 같은 가정 아래 원자핵 내부의 온도를 측정하기 위해 기폭제로서 헬륨3의 원자핵을 이용했으며 45㎹의 전압하에서 희토류 금속원자핵을 열중성자화해 다중 검출기 배열판과 여덟개의 입자 텔레스코프를 이용해 방출되는 감마선을 검출하는 데 성공했다.

　오슬로대학 연구팀은 실험을 통해 원자핵 내부의 온도를 유추해내는 데 성공, 거시적 규모에서 다이스프로슘 원자핵 내부의 측정온도는 약 60억K(1K는 -273도)에 이른다는 것을 밝혀냈다.

　정창훈기자