지구에 없는 희귀한 원자핵 찾는다

IBS 희귀핵연구단, 우주와 인류탄생 원리 연구
연구단 출범 3년만에 세계적 성과 연이어 내놔

IBS 한인식 희귀 핵 연구단 단장이 14일 희귀한 원자핵을 찾고 있는 연구단에 대해 설명하고 있다. 사진=김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 기초과학연구원(IBS) 희귀 핵 연구단이 인류가 아직 발견하지 못한 7000개의 원자핵 종류를 찾고 있다. 이 연구단은 우주가 만들어진 원리와 인류 탄생의 비밀을 밝혀내기 위한 연구를 하고 있다. 특히 이 연구단이 지난해 양성자 없이 중성자만 갖고 있는 원자가 존재할 수 있다는 것을 실험을 통해 증명한 연구를 세계적인 과학학술지 '네이처'에 발표했다.

IBS 한인식 희귀 핵 연구단 단장은 14일 "만약 실제로 이러한 원자가 존재한다면 주기율표 1번인 수소 앞에 0번이 들어가 교과서가 바뀌는 날이 올 것"이라고 말했다.

이 연구단은 2019년 12월에 출범, 우주 및 원소의 기원과 희귀핵 특성을 연구하고 있다. 27명의 과학자들이 연구를 시작한지 3년 8개월 밖에 되지 않았지만 네이처에 2개의 논문을 발표해 한국의 과학기술을 세계에 알렸다.

주기율표 속 원소는 물질을 구성하지만 거기서 더 쪼개면 양성자와 중성자, 전자로 나눌 수 있다. 각 원소마다 갖고 있는 중성자의 수가 넘어서면 외부로 떨어져 나가면서 에너지, 즉 열을 내게 된다.

예를들어 플루토늄은 양성자와 중성자가 매우 불안정하게 얽혀있어 조금만 건드려도 중성자가 떨어져 나가고 이런 현상이 연쇄적으로 일어나면서 열을 낸다. 이 현상을 응용해 원자력발전과 핵무기, 의료장비가 작동한다.

한인식 단장은 "지구상에 안정적인 핵종은 300개이며, 불안정한 핵종까지 합하면 3000여개를 발견했다"고 말했다. 그러면서 "나머지 7000여개는 인류가 아직까지 발견하지 못해 이를 찾아내는 연구가 계속되고 있다"고 설명했다.

이러한 연구는 우주의 탄생 비밀을 밝혀내는 것과도 연결돼 있다.

거대한 별이 폭발하면 엄청난 속도로 양성자와 중성자가 쏟아져 나오는데 이때 다양한 원소들이 생긴다. 이 원소들이 뭉쳐 금이나 철 같은 금속이 만들어지고 지구와 같은 행성이 탄생한다.

한 단장은 "우리 몸에 있는 모든 원소들도 이런 데서 만들어진 것"이라고 설명했다.

[e-mail] 김만기 기자