중이온가속기 KoRIA와 천체핵물리학

Abstract

한국에서 계획 중인 중이온가속기시설 KoRIA(Korea Rare Isotope Accelerator)의 활용 분야 중 천체핵물리학과 관련된 연구 주제들을 논하였다. 우리는 여기서 우주에서 관측되는 감마선의 생성, 폭발성 천체들에서 일어나는 수소-헬륨 태움반응과 이에 따른 C·N·O 순환, 철 이상의 양성자 과잉 핵종 합성에 관여되는 빠른 양성자 포획과정(rp-process) 등에 대한 다양한 핵반응 실험들을 제안하였다. 또한 느린중성자포획 과정(s-process)과 빠른중성자포획과정(r-process)에 의한 원소합성에 관여되는 중성자 과잉핵종들의 핵반응들에 관한 연구주제들을 논하였다. 특히 중성자 마법수 N = 82, N = 126을 갖는 초 중성자과잉 핵종들을 중요 연구주제로 삼았다. 여기에서 제안된 연구과제들은 새로운 동위원소들의 발견으로 이어지는 것은 물론 새로운 초중핵의 합성 연구에 필수적인 길잡이로 안내할 것으로 믿는다. KoRIA를 이용한 이러한 천체물리학적 연구들은 별들의 생성과 진화과정, 에너지 원천, 은하 생성과 구조의 규명 연구에 세계적인 성과를 올릴 수 있을 것으로 기대된다.

We discuss topics of thermonuclear reactions for unstable nuclei in nuclear astrophysics at KoRIA (Korea Rare Isotopes Accelerator) facility, which will be built in the near future. Various experimental methods with rare isotope beams (RIB) have been proposed for understanding the formation of the elements following fusion reactions and neutron captures inside and on the surfaces of stars: hydrogen-helium burning processes CNO cycle and chains rapid proton capture reactions (rp-process) slow neutron capture reactions (s-process) and rapid neutron capture reactions (rprocess). We give special emphasis to obtaining reaction rates for the reactions that create and destroy long-lived nuclei, such as 22Na, 26Al and 44Ti, that are targets for γ-ray line astronomy. We also focus on the r-process by which neutron-rich nuclei with neutron magic numbers of 82 and 126 are synthesized. Our proposal will lead the way to solving key issues in astrophysics: the structure and evolution of stars (neutron stars, pulsars, and black holes) the generation of energy in stars and the synthesis of the elements in stars the structure and formation of the solar system and our galaxy. The KoRIA facility is anticipated to play a leading role in developing and promoting nuclear astrophysics research around the world.