가속기 질량 분광분석법을 이용한 환경 연구 ( Accelerator Mass Spectrometry in Environmental Research )

문창범 한국대기환경학회 2000 한국대기환경학회지 Vol.16 No.4

126I 핵에서의 집단 양상

문창범 한국물리학회 2008 새물리 Vol.56 No.2

The excited states of the doubly-odd $^{126}$I nucleus have been studied by using in-beam gamma-ray spectroscopy with the $^{124}$Sn ($^7$Li,5n) reaction at $E_{lab}$ = 50 MeV. The beam provided by the 14UD Pelletron accelerator at the Australian National University was a 1-ns pulsed beam with a pulse separation of 1.7 $\mu$s. Absolute excitation energies have been established for all of the new levels, and several new collective structures were identified. A positive-parity collective band built on the 10+ level at 1433 keV is thought to be associated with the $\pi h_{11/2}vh_{11/2}$configuration. The four negative-parity bands are thought to be associated with rotational excitations based on the $\pi(g_{7/2}/d_{5/2})\nu h_{11/2}$ configuration. The two dipole rotational bands built on I=11$^+$ at 2214 keV are interpreted as being based on the four-quasiparticle $\pi(g_{7/2})\nu d_{3/2}(h_{11/2})^2$ configuration. 홀수-홀수 핵인 $^{126}$I의 들뜬 상태들을 감마선 분광학에 의해 조사하였다. 사용된 핵반응은 $^{124}$Sn ($^7$Li, 5n)$^{126}$I 이고 사용된 빔 에너지는 50 MeV 이었다. 빔은 호주국립대학에 설치된 14UD Pelletron 가속기에서 얻었으며 1ns (on)/1.7 $\mu$s (off)를 갖는 펄스형태였다. 본 연구를 통하여 절대 들뜸 에너지가 결정되었으며, 양성자-중성자 결합에 기반이 된 집단적 성질을 갖는 띠들이 다수 발견되었다. 10$^+$ 준위에서 생성되는 띠는 $\pi h_{11/2}vh_{11/2}$ 배위에서 비롯되며 진동성 구조를 갖는 것으로 분석되었다. 아울러 음의 반전성을 갖는 네 개의 집단 띠들이 관측되었는데, $\pi(g_{7/2}/d_{5/2})\nu h_{11/2}$ 배위에 따른 회전성 띠로 해석되었다. 또한 I=11$^+$에서 시작되는 집단성 상태들의 띠는 네 개의 준입자 배열 $\pi(g_{7/2})\nu d_{3/2}(h_{11/2})^2$ 에 의한 이중극 회전구조임을 밝혔다.

120I 핵에서의 이중 회전 띠

문창범 한국물리학회 2008 새물리 Vol.56 No.2

The excited states of the doubly odd $^{120}$I nucleus have been studied by using in-beam gamma-ray spectroscopy with the $^{118}$Sn($^6$Li, 4n)$^{120}$I reaction at $E_{lab}$ = 48 MeV. The beam provided by the 14UD Pelletron accelerator at the Australian National University was a 1-ns pulsed beam with a pulse separation of 1.7 $\mu$s. We established several collective bands associated with different proton and neutron quasiparticle configurations. Among them, a positive-parity collective band built on the 10$^+$ state and its side band with the same parity were observed to associated with the $\pi h_{11/2}vh_{11/2}$ configuration. The side band is thought to be a candidate for the chiral twin band, leading to a doubling of states for this $\pi h_{11/2}vh_{11/2}$ configuration. 우리는 $^{120}$I 핵의 들뜬 준위들을 감마선 분광학에 의해 조사하였다. 사용된 핵반응은 $^{118}$Sn($^6$Li, 4n)$^{120}$I 이고 사용된 빔 에너지는 48 MeV 이였다. 빔은 호주국립대학에 설치된 14UD Pelletron 가속기에서 얻었고 1ns(on)/1.7$\mu$s (off)를 갖는 펄스형태였다. 양성자-중성자 결합에 기반이 된 집단적 성질을 갖는 많은 띠들 (bands)을 발견되었다. 그 중 10$^+$ 준위에서 생성되는 집단 띠와 그 이웃 띠는 $\pi h_{11/2}vh_{11/2}$ 배위(configuration)에서 비롯되는 것으로 해석되었다. 그리고 이러한 이중 띠는 $\pi h_{11/2}vh_{11/2}$ 배위에 따른 손대칭성 (chirality)에 의한 이중 띠의 후보로 간주될 수 있음을 보였다.

가속기 질량 분광분석법을 이용한 대기 환경 연구 ( Accelerator Mass Spectrometry in Atmospheric Environment )

문창범,채수조,정준오,정진도 한국대기환경학회 1999 한국대기환경학회 학술대회논문집 Vol.- No.-

122I 핵에서의 준안정상태들

문창범 한국물리학회 2009 새물리 Vol.58 No.5

The excited states of the nucleus 122I have been investigated by using in-beam gamma-ray spectroscopy with the 120Sn (7Li, 5n) 122I reaction at Elab = 58 MeV. Experiments were performed in two steps, initially with a 1-ns pulsed beam separated by 1.7 μs and then with a 60-μs chopped beam separated by 800 μs. We have identified several isomeric states (isomers) with half-lives ranging from a few hundred nanoseconds to tens of microseconds. Among them, a Kπ = 7− isomer at 379.5 keV with a half-life of 81(3)μs was found to be based on the two-quasiparticle πg9/2([404]Ωp = 9/2) νh11/2([532]Ωn = 5/2) configuration. 홀수-홀수 핵인 122I의 들뜬 상태들을 감마선 분광학에 의해 조사하였다. 사용된 핵반응은 120Sn(7Li, 5n)122I이고 사용된 빔 에너지는 58 MeV이었다. 실험은 두 번에 걸쳐 이루어졌으며 빔은 펄스 형태로 처음 실험에서는 1 ns (on)/1.7 μs(off)의 빔이, 두 번째 실험에서는 60 μs(on)/880 μs(off)의 빔이 사용되었다. 이러한 펄스 형 빔에 의해 반감기가 수백 ns로부터 수십 μs를 갖는 준안정상태들 (isomers)이 다수 발견되었다. 그 중 들뜸에너지 379.5 keV에서 발견된 81(3) μs의 반감기를 갖는 준안정상태는 Kπ = 7−로부터 나온다는 것이 밝혀졌다. 이러한 높은 K(high-K) 값의 준안정상태는 양성자와 중성자 결합이 πg9/2([404]Ωp = 9/2) νh11/2([532]Ωn = 5/2) 로부터 나온다.

희귀동위원소 가속기와 핵과학

문창범 한국물리학회 2016 새물리 Vol.66 No.12

We discuss rare isotope sciences, with a specific focus on the future Korean rare-isotope-beam accelerator facility, RAON. Rare isotope sciences are classified into two main region: pure science based on nuclear physics and applied rare isotope sciences. The applied rare isotope sciences include condensed matter physics; medical, including oncology, science and radiational biology; atomic and molecular physics; and nuclear energy and nuclear data. We propose two research centers for rare isotope sciences at the RAON; one is a center for nuclear physics, and the other is a center for the applied rare isotope sciences. The proposed research centers will play important roles in developing rare isotope sciences based on RAON and in promoting the creation of the next generation of nuclear scientists in Korea. 한국에 건설될 희귀동위원소 중이온가속기 RAON의 활용 연구를 위하여 희귀동위원소 과학 주제에 관하여 전반적인 논의를 하였다. 크게 기초과학과 응용분야로 나누었다. 기초과학은 핵물리학을 중심으로 하였고 응용분야는 응집물리학(재료과학), 의료(종양학 포함) 과학, 방사선 생물학, 원자 및 분자물리학, 핵에너지 및 핵자료 등으로 나누었다. 특히 RAON의 성공적 구축을 위하여 희귀동위원소 과학의 사용자 육성과 차세대 인재 양성을 목표로 사업단 설립을 제안하였다. 제안된 연구단은 크게 핵물리학 연구단 그리고 희귀동위윈소 응용연구단이다.

124Te 핵의 다중 입자 준위

문창범 한국물리학회 2009 새물리 Vol.59 No.5

The excited states of the nucleus 124Te have been studied by using in-beam gamma-ray spectroscopy with the 122Sn (7Li, p4n) 124Te reaction at Elab = 54 MeV. Several states above Iπ = 10+ at 3154 keV have been newly identified. The resulting level scheme was interpreted in the frame work of energy systematics and Total Routhian surface(TRS) calculations. The Iπ = 10+ level is consistent with the systematic trend in 118-122Te and thus interpreted as being based on the two-quasineutron h11/2 orbital, namely ν(h11/2)2 configuration. The Iπ= 16+ level at 5480 keV was found not to be energetically favored but to be a little higher in energy than those in light isotopes of 118-122Te. This state was suggested as being a noncollective oblate state based on the four-quasiparticle [π(g7/2)2]6+×ν[(h11/2)2]]10+ configuration. 124Te의 들뜬 상태들이 감마선 분광학에 의해 조사되었다. 사용된 핵반응은122Sn (7Li, p4n) 124Te이고 사용된 빔 에너지는 54 MeV 이었다. 본 연구를 통하여 Iπ = 10+ 이상의 고스핀 상태들이 처음으로 발견되었다. 총회전틀에너지분포(TRS) 계산에 의하면, Iπ= 10+ 준위는 h11/2 궤도의 두-준중성자의 들뜸 즉 ν(h11/2)2으로 생성된 것임을 알 수 있었다. 스핀-반전성이 Iπ= 16+ 준위는 그 들뜸 에너지가 5480 keV로 비집단적 성질을 보였으나 보다 낮은 동위원소들인 118-122Te 에서 보이는 들뜸 에너지 경향보다는 다소 높은 수준을 보였다. 이러한 성질은 g7/2궤도의 두개의 양성자와 h11/2 궤도에 있는 두개의 중성자가 결합을 한 네-준입자 [π(g7/2)2]6+×ν[(h11/2)2]]10+ 배열에 의한 들뜸 상태로 해석되었다.

120Sb 핵의 에너지 준위 구조

문창범 한국물리학회 2010 새물리 Vol.60 No.1

The excited states of the nucleus 120Sb have been investigated by using in-beam gamma-ray spectroscopy with the 120Sn (7Li,□) 120Sb reaction at Elab = 58 MeV. The beam was a 1-ns pulsed beam with a separation of 1.7㎲ . We have identified two isomers at high spin states: □=□with a half-life of □=370±40㎱and□=16□ with□=46±2㎱ . They has been interpreted as being based on the[□□□]□ configuration coupled to the 7□ isomer and the 10□isomer in the core nucleus 118Sn. Two strongly coupled rotational bands have been found. Among them, a negative-parity band built on the □=8□s tate has been interpreted as being associated with the □□□□ configuration. The other built on the □=7□has been associated with the □□□□ configuration. 120Sb 핵의 들뜸 상태들이 감마선 분광학에 의해 조사되었으며 사용된 핵반응은 120Sn(7Li, 3n)120Sb이고 7Li 빔의 에너지는 58 MeV 이었다. 빔은 펄스형태로 빔폭이 1 ns이고 간격이 1.7 ㎲이었다. 본 실험을 통하여 두 개의 아이소머가 발견되었는데 하나는 □=□준위로 반감기가□=370± 40㎱ 이고, 다른 하나는 □=□준위로 반감기 46±2㎱가 이다. 이러한 아이소머들은 이웃 핵인 118Sn의 두-준입자 들뜸에 따른 □=□와 10□의 준안정상태로부터 기인되는 것으로 해석되었으며 이에 따른 4개의 준입자 배열들은[□□□□□]□□□[□□□□□]□□ 와[□□□□□]□□[□(□)□]□ 이다. 아울러 강하게 결합된 회전성 띠가 2개 발견되었다. 하나는 띠머리(band-head)의 스핀-반전성이 □=□이며 이는 양성자-중성자 배위가□□□ 으로부터 비롯되는 것으로 설명되었다. 다른 하나는 띠머리가 □=□를 가지며 이는 두 입자 결합이 □□□인 경우에 해당되는 것으로 해석되었다.

121Sb 핵의 고스핀 아이소머

문창범 한국물리학회 2009 새물리 Vol.59 No.4

Isomers in near-spherical antimony, 121Sb, have been investigated using γ-ray spectroscopy with the 120Sn(7Li, α2n)121Sbreaction at Elab= 58 MeV. We have identified two isomers at high spin states; one is the Iπ=19/2- level with a half-life of T1/2=8.1(3)ns and the other is the Iπ=25/2+ level with T1/2=194(11)μs. The Iπ=19/2- isomer can be interpreted as being based on the πd5/2 orbital coupled to the core 120Sn- isomer, resulting in the three-quasiparticle π[d5/2]5/2 ν[d3/2h11/2]2 configuration. Meanwhile, the Iπ=25/2+ isomer is associated with the three-quasiparticle π(d5/2)ν(h11/2)2 configuration based on the 120Sn10+ isomer coupled with πd5/2 orbital. This Iπ=25/2+ isomer is known to be strongly mixed at Iπ=19/2+ level with levels in a strongly coupled rotational band built on the π g9/2 orbital. 안티모니 동위원소 중 121Sb의 들뜬 상태들이 120Sn(7Li, α2n)121Sb, Elab= 58 MeV의 핵반응을 통하여 조사되었다. 본 실험을 통하여 이 핵에서 두 개의 준안정상태들(isomer)이 발견되었다. 하나는 Iπ=19/2-(Ex= 2434keV) 준위로 반감기는 T1/2=8.1(3)ns로 측정되었으며, 다른하나는 Iπ=25/2+ 준위로 반감기는 T1/2=194(11)μs이었다. Iπ=19/2- 아이소머는 이웃 코어 핵인 두-준중성자 ν(d3/2h11/2) 결합 상태로 이루어진 120Sn의 Iπ=7- 아이소머와 연관되어 있는 것으로, 세개의 준입자 상태 즉 π[d5/2]5/2 ν[d3/2h11/2]7- 배열에 의한 들뜸 상태로 해석되었다. 그리고 Iπ=25/2+ 아이소머인 경우 이웃 핵인 120Sn의 Iπ=10+의 아이소머와 강하게 결합된 세-준입자 결합인 π[d5/2]5/2 ν[(h11/2)2]10+ 배열 상태로 설명될 수 있었다. 이와 같은 아이소머는 πg9/2 회전성 상태들에게 강하게 영향을 주어 Iπ=17/2+까지 위와 같은 세-준입자 들뜸의 상태들이 혼재되어 있는 것으로 파악되었다.

126Te 핵의 감마선 분광학 연구

문창범 한국물리학회 2010 새물리 Vol.60 No.12

The excited states of the nucleus 126Te have been studied by using in-beam gamma-ray spectroscopy with the 124Sn (7Li, p4n)) 126Te reaction at Elab = 50 MeV. Several states above Jπ = 10+ have been newly identified. The 10+ state at 2974 keV has been found to be an isomer, and its half-life has been shown to be 13.6(4) ns. The resulting level scheme was interpreted in the framework of energy systematics in comparison with those for neighboring Te isotopes and Tin cores. The Jπ =10+ level is consistent with the systematic trend in 118-124Te and is, thus, interpreted as being based on the two-quasineutron alignment in the h11/2 orbital, namely, the υ(h11/2)2 configuration, while the Jπ = 8+ state can be interpreted as the two-proton π(g7/2)2 orbital coupled to the 2+ phonon state. The Jπ = 15+ level at 5095 keV was newly identified and is interpreted as being a four-quasiparticle configuration strongly coupled to the υ(h11/2)2 orbital. 핵융합-증발 124Sn (7Li, p4n) 126Te 반응을 통하여126Te의 들뜸 상태들이 감마선 분광학에 의해 조사되었다. 사용된빔 에너지는 50 MeV 이었다. 들뜸 에너지가 2974 keV이며 스핀-반전성이Jπ = 10+ 준위는 아이소머임이 확인되었고 측정된 반감기는T1/2 = 13.6(4)ns이었다. 그리고 본 연구를 통하여 Jπ =10+ 이상의 고스핀 상태들이 처음으로 발견되었다. Te 동위원소들과Sn 핵들의 준위들에 대한 체계성 분석결과 Jπ = 10+는 중성자침입궤도인 h11/2에 의한 두중성자 결합, 즉 υ(h11/2)2배위에 따른 들뜸상태로 설명되었다. 이와 반면에 Jπ = 8+는두개의 양성자 π(g7/2)2 들뜸이 1-진동자 즉 Jπ = 2+에결합된 상태로 해석되었다. Jπ = 15+ 준위는 그 들뜸에너지가5095 keV로 에너지 체계성이 Jπ = 10+ 비슷한 경향을 보였다. 이는 이 준위가 h11/2 궤도에 있는 두중성자의 들뜸과 강하게연관되어 있는 4-준입자 배열 상태임을 말해준다고 하겠다.