기초과학연구원(IBS)이 한국형 중이온가속기 ‘RAON’을 활용한 첫 물리 연구 성과를 발표했다. 가속기 기반 실험 데이터를 통해 기존 핵반응 모델의 한계를 확인한 결과다.

IBS는 23일 희귀핵연구단이 중이온가속기연구소(IRIS)와 협력해 수행한 연구 결과가 국제학술지 ‘Results in Physics’에 게재됐다고 밝혔다.

연구팀은 아르곤-40(40Ar)과 양성자의 저에너지 탄성산란 데이터를 측정했다. 실험은 핵반응에서 중요한 구간인 ‘쿨롱 장벽’ 근처의 저에너지 영역에서 진행됐다.

이를 위해 RAON에서 가속한 이온 빔을 KoBRA(빔라인 장치)를 통해 수소 표적에 전달하고, 자체 개발한 검출기(ELARK)로 산란된 입자의 에너지와 각도를 측정했다.

이 과정에서 4.4, 5.9, 8.3 MeV/u 영역에서의 새로운 실험 데이터를 확보했다.

확보한 데이터를 기존 핵반응 모델과 비교한 결과, 기존 글로벌 광학퍼텐셜 모델이 저에너지 영역의 산란 데이터를 충분히 설명하지 못하는 것으로 나타났다.

연구팀은 실험 데이터를 바탕으로 해당 에너지 조건에 적합한 새로운 광학퍼텐셜을 도출했다.

핵반응 모델은 원자핵 충돌 과정을 해석하는 기초 도구로, 신뢰도 높은 모델 구축을 위해 실험 데이터 확보가 필수적이다.

이번 연구는 RAON 빔을 이용한 첫 물리 논문이라는 점에서 의미가 있다. 2023년 빔 인출 성공과 2024년 시범운영 이후 실제 연구 성과로 이어진 사례다.

연구팀은 이번 데이터가 향후 △희귀핵 구조 연구 △핵천체물리 △저에너지 핵반응 연구 등에 활용될 수 있다고 밝혔다.

IBS 측은 RAON이 본격적으로 연구 성과를 생산하는 단계에 진입했다고 설명했다.