이화학연구소(리켄), 도쿄대학, 프랑스신에너지청(CEA) 등으로 구성된 국제공동연구그룹은 오랫동안 미해결되었던 니켈 동위원소 78Ni 원자핵의 이중 마법성의 유무를 나타내는 직접적 증거 발견을 이루었다.
원자핵이 비교적 안정이 되는 양자나 중성자의 수를 마법수라고 부른다.마법수는 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126이 알려져 양자와 중성자가 들어가는 '껍질'사이의 에너지가 큰 곳에 나타나는 것이 원자핵의 '껍질 구조 모델'로 설명 가능하다 .
그런데 최근, 같은 양자수에서도 중성자수가 과잉인 동위체의 원자핵은 불안정하고, 마법수가 소실되거나 출현하는 것이 분명해지고, 이러한 불안정 원자핵의 마법수 연구가 활발히 행해져 있다.특히 양자수 28, 중성자수 50의 이중 마법수를 가지는 78Ni는, 이중 마법수 원자핵 중에서 가장 원자핵의 존재 한계(중성자 드립 라인)에 가까운, 매우 중성자 과잉인 불안정 원자핵으로, 그 마법 성이 유지되는지 여부를 확인하기 위해 수많은 연구가 수행되었지만 직접적인 증거는 얻지 못했습니다.
본 연구에서는 세계 최고 성능으로 불안정한 원자핵 빔을 생성할 수 있는 RI 빔 팩토리에서 CEA 사클리 연구소가 개발을 주도한 고기능 액체 수소 표적 장치 MINOS와 리켄이 보유한 고효율 감마선 검출 장치 DALI2를 조합 한 실험에서 78Ni 원자핵의 감마선 분광에 세계 최초로 성공했다.이것에 의해, 마법성을 나타내는 직접적 증거로서 알려진, 제78 여기 준위로부터 발해지는 높은 에너지의 탈여기 감마선을 측정하는데 성공해, XNUMXNi에 있어서도 이중 마법성이 유지되고 있는 것을 결론을 내릴 수 있었다.
78Ni는 우주에서의 중원소 합성 반응의 기점의 하나라고 생각되고 있다.본 성과는, 마법수 연구상의 금자탑이 될 뿐만 아니라, 중원소 합성의 수수께끼를 풀기 위한 열쇠가 될 것으로 기대되고 있다.
논문 정보:【Nature】78Ni revealed as a doubly magic stronghold against nuclear deformation
