초록 ▼

□ 연구개요
핵-천체물리학 분야의 중요한 연구 목적은 우주에 존재하는 원소의 기원을 밝히는 데에 있다. 탄소12의 방사 알파 포획 반응, 12C(알파,감마)16O는 헬륨 연소과정에서 생성된 12C/16O 비율을 결정하는 핵-천체물리학에서 기본 반응 중 하나다. 그러나 헬륨 연소 온도(가모프 피크 에너지 TG = 0.3 MeV로 표시됨)에서 일어나는 반응률, 혹은 천체물리학적 S 인자는 쿨롱 장벽으로 인하여 실험적으로 측정할 수 없다. 그래서 이론적 모델을 사용하여 몇 MeV 또는 그 이상의 에너지에서 측정된 실험 데이터에 모델

□ 연구개요
핵-천체물리학 분야의 중요한 연구 목적은 우주에 존재하는 원소의 기원을 밝히는 데에 있다. 탄소12의 방사 알파 포획 반응, 12C(알파,감마)16O는 헬륨 연소과정에서 생성된 12C/16O 비율을 결정하는 핵-천체물리학에서 기본 반응 중 하나다. 그러나 헬륨 연소 온도(가모프 피크 에너지 TG = 0.3 MeV로 표시됨)에서 일어나는 반응률, 혹은 천체물리학적 S 인자는 쿨롱 장벽으로 인하여 실험적으로 측정할 수 없다. 그래서 이론적 모델을 사용하여 몇 MeV 또는 그 이상의 에너지에서 측정된 실험 데이터에 모델 파라미터를 맞춤으로써 TG에서 반응 단면적을 추정할 필요가 있다. 본 연구과제의 목표는 새로운 이론적 접근 방법인 유효장이론을 이용하여 이론적 불확실성을 제어하며 12C(알파,감마)16O 반응의 E1 전이의 S 인자를 추정하는 것이다.

□ 연구 목표대비 연구결과
낮은 에너지에서 유효장이론은 양자장이론의 방법을 기반으로 하는 모델에 의존하지 않는 독립적이고 체계적인 이론적 계산 방법을 우리에게 제공해 준다. 위에서 언급한 본 연구과제의 주요 목표를 달성하기 위해 3개의 부 주제로 구성되는 연구를 진행하여 다음과 같은 연구결과를 얻었다. (1)낮은 에너지(알파입자의 에너지 Ta는 Ta = 2.6 ~ 6.2 MeV이다)에서의 탄성 알파-12C 산란 실험결과를 사용하여 l = 0,1,2,3인 부분 파에 대해 이론 파라미터를 결정하였다. 탄소16의 바닥상태와 들뜬 결합상태(l_{i-th}^pi) 0_1^+, 0_2^+, 1_1^-, 2_1^+, 3_1^- 상태와 넓은 공명 상태인 1_3^-와 3_3^- 상태 그리고 좁은 공명 상태인 0_3^+ 상태는 이론에 포함시킬 수 있었다. (2)12C(알파, 감마)16O 반응의 E1 전이율을 계산하여 두 개의 새로 나온 파라미터를 알파입자와 탄소12의 에너지 T, T = 1 ~ 3 MeV에서의 SE1 실험값을 사용하여 결정한 다음 TG에서의 SE1 인자를 SE1 = 59 +/- 3 keV b로 유효장이론을 사용하여 처음으로 산출하였다. 이론적 불확실성은 아이소스핀 영인 핵자 간에 일어나는 E1 전이가 억제되기 때문에 산출할 수 없었다. (3)질소16의 베타 지연 알파 스펙트럼 실험의 알파입자 에너지는 Ta = 0.6 ~ 2.4 MeV이고, 알파입자와 탄소12의 탄성산란 에너지보다 낮다. (1)에서 TG보다 높은 에너지에서 결정한 파라미터를 보다 낮은 에너지에서 측정된 이 실험결과를 이용하여 그 타당성을 확인하였다.
그 외에 유효장이론을 사용하여 하도론 및 핵구조와 핵반응에 연구를 진행하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구개발결과의 중요성은 다음 3가지로 표현할 수 있다. (1)현재까지 낮은 에너지에서의 핵-천체물리학에서 사용된 이론적 방법은 주로 R 행렬과 퍼텐셜 모형만 사용되어 왔다. 본 연구에서는 새로운 이론적 방법인 유효장이론을 사용하여 핵-천체물리학에서 중요한 탄소12로 인한 방사 알파입자 포획 반응 연구에 적용하여 TG에서의 SE1 인자를 얻어낼 수 있는 것을 보여주었다. (2)본 과제에서는 유효장이론을 사용하여 TG에서의 SE1 값의 이론적 불확실성을 산출을 할 수 없었다. 하지만 본 이론을 확장하여 산소16의 알파입자와 탄소12의 분해 임계값보다 각각 5 MeV와 8.5 MeV 높은 에너지에서 열린 p-15N과 n-15O 자유도를 이론에 도입하면, 아이소스칼라 핵자 사이의 E1 전이의 억제를 피할 수 있다. 그리고 이론적 불확실성을 산출할 수 있는 것을 논의했다. (3)산소16의 좁은 0_3^+ 공명 상태를 이론에 도입할 수 있게 되어 다른 좁은 2_2^+ 상태도 도입가능하다. 그래서 탄소12로 인한 방사 알파입자 포획의 다른 S 인자, SE2와 Scasc도 유효장이론을 사용하여 계산이 가능하게 되는 것을 논의했다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1. Need of the research ... 4
• 1.2. Goals and contents of the research ... 5
• 1.3. Scope of the research ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 2.1. Contents and results for the first period: Nov. 2016 to Oct. 2017 ... 7
• 2.2. Contents and results for the second period: Nov. 2017 to Aug. 2018 ... 11
• 2.3. Contents and results for the third and fourth periods: Sep. 2018 to Oct.2019 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 15
• 4. 참고문헌 ... 16
• 5. 연구성과 ... 18
• 끝페이지 ... 22