양자과학기술연구개발기구 하야카와 다케토 상석연구원들의 공동연구그룹은 초신성 폭발로 방출되는 중성미자에 의해 자연스럽게 존재하지 않는 테크네튬 98(98Tc)이 생성될 것이라고 이론계산에 의해 예측했다.연구그룹에는 국립천문대, 도쿄대학, 도쿄공업대학, 규슈대학, 이화학연구소 등의 연구원이 참가하고 있다.
질량이 태양의 8배 이상인 항성은 수명이 끝나면 중력 붕괴형 초신성 폭발을 일으킨다.이 폭발의 초기에, 중심부의 원시 중성자성으로부터 방대한 수의 중성미자(소립자)가 방출되어, 그 중성미자가 에너지의 일부를 외층에 떨어뜨려 초신성 폭발을 발생시킨다.이때 일부 중성미자는 기존의 원자핵과 반응하여 탄탈 180 등의 새로운 핵종을 생성한다. 6종류의 중성미자(주) 중 반전자 중성미자 이외의 5종류의 중성미자에 의한 상기 핵종 생성은 알고 있었다.만약 반전자 중성미자의 기여가 큰 핵종이 존재하면 6종류의 중성미자 모두의 평균 에너지를 평가할 수 있어 초신성 폭발의 이해에 크게 기여한다.
연구 그룹은 98Tc가 중성미자에서 생성되었을 가능성을 발견하고 관련 중성미자 원자핵 반응률을 계산하고 초신성 폭발 모델을 사용하여 98Tc의 생성량을 계산했다.그 결과, 반전자 중성미자의 기여가 최대 20%인 것이 판명되어, 반전자 중성미자의 기여가 큰 중원소의 최초 발견이 되었다.또한 운석연구가 진전되면 태양계 형성시 98Tc의 양과 초신성 폭발이 발생한 연대를 평가할 수 있음을 보여주었다.
이번 연구는 초신성 폭발의 6종류의 중성미자 모두의 평균 에너지의 해명, 가까운 장래에 기대되는 초신성 폭발의 반전자 중성미자의 에너지의 예측에 기여하는 성과로 된다.
(주) 전자 중성미자, μ 중성미자, τ 중성미자 및 그 반 중성미자인 반전자 중성미자, 반 μ 중성미자, 반 τ 중성미자의 6 종류.
논문 정보:【Physical Review Letters】Short-Lived Radioisotope 98Tc Synthesized by the Supernova Neutrino Process