[월간수소경제 편집부] 도요타중앙연구소와 고에너지가속기연구기구(KEK), 일본원자력연구개발기구(JAEA), 오사카대학, 국제기독교대학으로 구성된 연구팀은 음전하를 갖는 소립자 ‘뮤온(muon)’을 통해 극소자기장(minimum B field)을 검출하는 데 성공했다.

일간공업신문에 따르면 이번 연구 결과를 통해 고체 내 수소의 움직임을 알 수 있게 될 경우, 고성능 수소저장재 개발로 이어질 가능성이 높다.연료전지용 수소저장재에서 수소를 높은 효율로 분리하기 위해서는 수소가 해당 재료 내에서 빠르게 확산되어야 한다.

리튬 이온 등의 확산 거동을 파악하는 데에는 양의 전하를 갖는 +뮤온이 활용된다. +뮤온의 자침에서 이온의 운동에 의한 고체 내 극소자기장의 변동을 관측해 확산 거동을 파악하는 식이다.

하지만 +뮤온은 물질 내에서 양자 동위체의 역할을 수행하므로, 수소가 움직이는 상황에서는 +뮤온도 함께 움직인다. 이에 따라 수소 관측에는 활용할 수 없다는 단점이 있었다.

이에 연구팀은 음의 전하를 갖는 -뮤온을 주목했다. 수소화합물에 들어간 -뮤온은 수소 이외의 무거운 원자핵에 포획되어 움직일 수 없게 된다. 이를 기준점으로 삼아 수소가 만드는 극소자기장과 그 움직임을 관측하는 데 성공했다. 관측에는 고강도 양자 가속기 시설 ‘J-PARC’에서 개발한 고강도 뮤온 빔을 이용했다.