금은 귀중한 귀금속일 뿐만 아니라 화학적, 물리적 측면에서도 매우 이례적이다.
독특한 빛을 가지고 있으며 놀랍게도 불활성이며 강한 전기장에 노출되면 실온에서 녹을 수 있다. 고압 하에서 금은 그 구조에서 역설적 변화를 겪으며 나노 입자로서 진정한 방사선 흡입자가 될 수 있다.

 

금은 그 자체로 특이한 성질을 가지고 있다.
연구원들 또 다른 특이성을 발견했다. 187Au 금 동위 원소의 핵심은 들뜰 때 변덕을 부리기 시작한다. 원자핵은 길쭉하게 회전하는 톱처럼 세로 축을 중심으로 회전한다. 그 이유는 아마 이 금 핵의 모양일 것이다. 핵 구성은 깔끔한 구형이 아니라 타원형이다.

▲ 187Au 금 동위 원소는 약간 비스듬한 축 주위에 타원형 핵이 있다. © APS / Alan Stonebraker

금은 귀중한 귀금속일 뿐만 아니라 화학적, 물리적 측면에서도 매우 이례적이다.
독특한 빛을 가지고 있으며 놀랍게도 불활성이며 강한 전기장에 노출되면 실온에서 녹을 수 있다. 고압 하에서 금은 그 구조에서 역설적 변화를 겪으며 나노 입자로서 진정한 방사선 흡입자가 될 수 있다.

▲ Image by Alexander Lesnitsky from Pixabay

기울어진 축 주위

인디애나 노트르담 대학교 (University of Notre Dame)의 Nirupama Sensharma 주변의 연구자들은 금의 또 다른 특성을 발견했다. 그들은 연구를 위해 이테르븀(Ytterbium)을 타깃으로 불소 이온을 발사하여 금 동위 원소를 만들었다. 이 원자들의 핵은 함께 녹아 187Au와 같은 수명이 짧은 금 원자를 포함해 다양한 무거운 원소를 생성한다. 연구원들은 감마선 분광계를 사용 이 흥분된 핵의 행동과 모양을 분석했다.

187Au 금 동위 원소의 핵은 다른 원자핵과 크게 다르게 움직였다.
공이나 행성과 같은 정상적인 원자핵은 축을 중심으로 단단하고 일정한 몸체로 회전하지만, 187Au는 완전히 새로운 형태의 움직임을 보여준다. 약간 타원형 축 주위의 핵 알. 2014 년 물리학자들은 이론적으로 이러한 종 방향 흔들림을 예측했다. 그러나, 지금까지 이러한 거동은 핵 중심에서 결코 관찰되지 않았다.

변덕스러운 구성을 가진 타원형 핵

이 알 모양은 어떻게 생성될까?
일반적으로 원자핵의 양성자와 중성자는 구형 껍질로 배열된다. 그것들은 특정한 양자 역학적으로 효과적인 에너지 준위에 일치한다. 그러나 핵 구성의 균형이 맞지 않아 더 타원형이거나 조롱박 모양을 형성한다고 가정할 수 있는 무거운 동위원소가 있다.

187Au 금 동위 원소의 핵은, 핵의 구성 요소 중 하나가 고전적인 껍질 외곽에서 움직이기 때문에 타원형이다. 기본 상태에서 이 금 핵은 하나의 축을 중심으로 균등하게 회전한다. 그러나 센샤르마(Sensharma)와 그의 팀의 실험에서와 같이 이 원자핵에 에너지를 추가하면 핵이 자극된다. 연구원들의 설명처럼 결과적으로, 개별 핵 구성은 잔여 핵을 끌어 당겨 타원형 알을 만든다.

금 동위 원소의 경우, 이 흔들림은 타원형 핵의 종축 또는 횡축에 대해 발생하는 것이 아니라 양쪽에 비스듬한 축에 대해 발생한다. 187Au는 종 방향 흔들림을 보여준다.
(Physical Review Letters, 2020; doi: 10.1103/PhysRevLett.124.052501)

참고 : American Physical Society (APS) / 미국 물리학회

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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