아태이론물리센터는 국제공동 연구그룹의 테츠야 타키모토 박사 등 연구팀이 25년 간 풀지못했던 우라늄화합물(URu₂Si₂) 속의 숨겨진 질서인 '17K에서의 상전이'에 대한 메커니즘을 푸는데 성공했다고 9일 밝혔다.

센터에 따르면 타키모토 박사 팀은 일본 교토대학교의 이케다 교수와 일본 원자력연구개발기구의 미츠토 스즈키 박사 등과의 공동연구를 통해 응집물질물리학 분야에서 '숨겨진 진실'로 알려져 온 우라늄화합물 (URu₂Si₂) 속의 숨겨진 질서인 17K에서의 상전이에 대한 메커니즘을 밝혀냈다.우라늄화합물이란 인공적인 우라늄 화합물로, 17K(켈빈:절대온도의 단위로, 0K는 섭씨 -237.15 도)과 1K에서 상전이를 일으키는 물질이다.

이 연구 결과는 세계적인 물리학 권위지인 네이처 피직스(Nature Physics) 7월호에 개제됐다.

상전이란 물질의 상태가 변해 새로운 질서를 갖는 현상을 말한다. 물과 얼음, 수증기 사이의 변환이 상전이의 대표적인 예다.현재까지 우라늄화합물이 1K에서 초전도 상태로 상전이가 발생하는 것은 응집물리학계에서는 잘 알려진 사실이다.

뿐만 아니라 17K에서도 상전이가 일어난다는 것은 25년에 걸쳐 각국 과학자들이 다양한 실험을 통해 밝혔지만 그동안 어떤 상태로 상전이가 일어나는지는 알 수 없어 과제로 남아있었다.

이번 연구에서는 우라늄화합물(URu₂Si₂)이 '다중극 질서 상태'라는 지금까지 발견된 적이 없는 새로운 양자 상태를 갖고 있다는 것이 밝혀졌다.

또 이 상태를 이론적으로 확인하기 위해 사용된 방법론은 앞으로 전자상태를 찾기 위한 새로운 방법으로, 재료과학 발전에 기여할 것으로 예상된다.

타키모토 박사가 연구 중인 아·태이론물리센터의 국제공동 연구그룹(Junior Research Group)은 독일의 막스플랑크협회와의 협력으로 형성됐으며 젊은 차세대 연구자에게 연구능력을 계발할 수 있는 기회를 제공하고 있다.

국제공동 연구그룹(JRG)은 2007년 10월 막스플랑크과학진흥협회와 MOU를 체결하고 한국에서 첫 출범한 이후 오늘에 이르고 있다.


choi119@news1.kr