아태이론물리센터, 25년간 풀리지 않았던 응집물질물리학 분야의 비밀 풀어내

- 이론물리분야 세계적 권위지‘ Nature Physics ’7월 호 게재

2012-07-09 11:17
포항--(뉴스와이어)--아태이론물리센터(소장 피터 풀데)는 응집물질물리학 분야에서‘숨겨진 질서(Hidden order)’라고 알려진 우라늄화합물(URu2Si2)*의 상전이**에 대한 미스터리를 풀었다고 오는 7월 Nature Physics를 통해 발표되었다.

* 우라늄화합물(URu2Si2) : 인공적인 우라늄 화합물로 17K(켈빈: 절대온도의 단위. 0K은 섭씨 -237.15 도에 해당한다.)과 1K에서 상전이를 일으키는 물질이다.
** 상전이란 물질의 상태가 변하여 새로운 질서를 갖는 현상을 말하며 우리가 일상적으로 접하는 물과 얼음 수증기 사이의 변환이 상전이의 대표적인 예다.

아·태이론물리센터의 국제공동 연구그룹(Junior Research Group)의 그룹장 중 한 명인 테츠야 타키모토(Tetsuya Takimoto) 박사는 일본 교토대학교의 H. Ikeda 교수, JAEA의 M. Suzuki 박사, 일본 동경대학교의 R. Arita 교수, 교토대학교의 T. Shibauchi 교수 그리고 Y. Matsuda 교수와의 공동연구를 통해 지난 25년 간 미스터리였던 우라늄화합물(URu2Si2) 속의 숨겨진 질서인 17K에서의 상전이에 대한 메커니즘을 발견했다.

현재까지 우라늄화합물이 1K에서 초전도 상태로 상전이가 발생하는 것은 잘 알려진 사실이다. 뿐만 아니라 17K에서도 상전이가 일어난다는 것이 이미 25년에 걸쳐 각국 과학자들이 다양한 실험을 통해 밝혀졌으나, 그동안 어떤 상태로 상전이가 일어나는지는 알 수 없는 채로 남아 있었다.

그런데 이번 연구를 통해 우라늄화합물(URu2Si2)가 ‘다중극 질서 상태’라는 지금까지 발견된 적이 없는 새로운 양자 상태를 갖는다는 것이 제시됐다. 또한 이 상태를 이론적으로 확인하기 위해 사용된 방법론은 앞으로 전자상태를 찾기 위한 새로운 방법으로 앞으로 재료과학 발전에 기여할 것으로 예상된다. 이번 연구결과는 이론물리학 분야의 세계적 권위지인 Nature Physics 7월 호에서 자세히 살펴볼 수 있을 것이다.

타키모토 박사가 연구 중인 아·태이론물리센터의 국제공동 연구그룹(Junior Research Group)은 독일의 막스플랑크협회(Max Planck Society)와의 협력으로 형성되었으며, 젊은 차세대 연구자에게 그들의 연구능력을 계발할 수 있는 기회를 제공한다. 국제공동 연구그룹(JRG)은 2007년 10월에 MPG와 MOU를 체결하여 한국에서 첫 출범한 이후, 현재까지 활발히 운영 중이다.

아시아태평양 이론물리센터 개요
아시아태평양 이론물리센터(APCTP)는 국내 최초이자 한국의 유일한 국제이론물리연구소로 1996년 설립 이후 이론물리학 및 학제 간 첨단 연구, 젊은 과학자 연수, 대중과 커뮤니케이션 활동 등을 활발히 수행하고 있다. 18개 회원국을 비롯한 그 외 지역 이론물리학자들과 국제 협력 증진을 통해 아태 지역 과학자들의 연구 경쟁력 향상 및 세계적 수준의 차세대 과학 리더 양성에 힘쓰고 있다. 현재 회원국은 한국, 호주, 중국, 일본, 말레이시아, 필리핀, 싱가포르, 대만, 태국, 베트남, 라오스, 몽골, 인도, 우즈베키스탄, 카자흐스탄, 캐나다, 키르기스스탄, 인도네시아 18개국이다.

웹사이트: http://www.apctp.org

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