세계에서 가장 강력한 레이저를 만들었다
전체 맥락을 이해하기 위해서는 본문 보기를 권장합니다.
국내 연구진이 세계에서 가장 강력한 레이저를 만들어냈다.
기초과학연구원(IBS)는 초강력 레이저과학 연구단 남창희 단장팀이 초강력 레이저를 1.1×10의 23승 W/㎠ 세기로 모으는 데 성공했다고 6일 밝혔다.
강력한 레이저 세기의 구현을 위해서는 에너지를 가능한 한 짧은 시간과 좁은 공간에 압축해 순간적으로 최대의 에너지를 내야 한다.
이 글자크기로 변경됩니다.
(예시) 가장 빠른 뉴스가 있고 다양한 정보, 쌍방향 소통이 숨쉬는 다음뉴스를 만나보세요. 다음뉴스는 국내외 주요이슈와 실시간 속보, 문화생활 및 다양한 분야의 뉴스를 입체적으로 전달하고 있습니다.
극한 영역에서의 새로운 물리현상 탐구에 도움
기초과학연구원(IBS)는 초강력 레이저과학 연구단 남창희 단장팀이 초강력 레이저를 1.1×10의 23승 W/㎠ 세기로 모으는 데 성공했다고 6일 밝혔다. 남창희 단장은 "이번 연구를 통해 IBS의 초고출력 레이저 시설이 세계 최고임을 입증했다"고 말했다.
연구진은 10의 23승 W/㎠ 이상의 레이저 세기에서는 극도로 강한 전기장이 형성돼, 양자전기동역학(QED) 이론이 예측하는 물리 현상을 직접 실험해 볼 수 있을 것으로 전망했다.
지구상에 존재한 적 없던 강력한 레이저는 초신성 폭발 등 우주에서 일어나는 천문현상과 비슷한 환경을 제공할 수 있다.
초강력 레이저와 만난 물질은 순식간에 분해돼 전자, 양성자 등으로 이뤄진 플라즈마 상태가 된다. 플라즈마는 물질의 원자핵(+극)과 전자(-극)가 분리돼 이온화된 상태로, 우주의 99% 이상을 구성하고 있다. 이는 초강력 레이저로 우주와 유사한 환경을 만들어 극한의 물리현상을 연구할 수 있다는 의미다.
이때 레이저 세기에 따라 물질과의 상호작용이 완전히 달라진다. 양자전기동역학 이론은 강력한 전기장 하에서는 진공에서 전자와 양전자 쌍이 생성될 것으로 예측한다. 초강력 레이저를 이용해 이러한 현상을 실험적으로 입증할 수 있다.
IBS 연구단은 2016년 4페타와트(PW, 1000조 와트) 레이저 개발에 성공해, 세계에서 가장 높은 출력의 레이저를 보유하고 있다. 4PW는 전 세계 발전 용량의 1000배에 해당하는 출력이다. 레이저의 '세기'는 출력을 얼마나 작은 공간에 집중시키는지를 의미하며, 각종 물리 현상 탐구의 중요한 지표가 된다.
2004년 미국 미시간 대학이 10의 22승 W/㎠ 세기에 처음 도달한 이후 지금까지 10의 23승 W/㎠에 다다른 연구진은 없었다. 현재 유럽연합의 ELI 빔라인, 미국의 EP-OPAL, 중국의 SEL 등이 10의 23승 W/㎠ 레이저를 목표로 건설 중이다.
연구진은 이러한 문제를 해결하기 위해 대구경 변형거울과 대구경 비축 포물면 거울을 새롭게 제작했다. 대구경 변형거울은 레이저 빔의 파면 왜곡을 높은 분해능으로 보정하는 데에, 대구경 비축 포물면 거울은 레이저 빔의 효율적 집속에 각각 사용된다.
그 결과 4 페타와트 레이저 빔을 지름 1마이크로미터(㎛, 100만분의 1m)의 초소형 공간에 모을 수 있었다. 이는 이전에 같은 레이저를 지름 1.5㎛ 공간에 모은 데 비해 면적 대비 2배 이상 향상된 수치다.
이번 연구 결과는 광학 분야의 저명한 학술지 '옵티카(Optica)'에 6일(한국시간) 온라인 게재됐다.
#레이저 #기초과학연구원 #플라즈마 #IBS #전기장 #극한영역 #물리현상 #초고출력 #세계최고 #양자전기동역학 #QED #초신성폭발 #천문현상
monarch@fnnews.com 김만기 기자
※ 저작권자 ⓒ 파이낸셜뉴스. 무단 전재-재배포 금지
Copyright © 파이낸셜뉴스. 무단전재 및 재배포 금지.
- 이상률 항공우주연구원 원장 "우주 엘리베이터 등 항공위성 분야 선점하겠다"
- IBS 김빛내리 단장, 뉴턴·다윈·아인슈타인과 같은 회원됐다
- "中 우주발사체 낙하 중… 아직까지 국내 추락 가능성 없어"
- 소재기술 R&D 보안관이 떴다
- 암모니아로 수소 만드는 전력 3분의 1로 줄였다
- 수소촉매를 레이저 이용해 제작비 절반으로 줄였다
- 이다은 "16세에 임신…도박 중독 남편에게 폭행당해"
- 이영하, 선우은숙 이혼 후 루머 언급…"여자 없는데 안 믿어" 억울
- 수상했던 매니저의 자수, 김호중 '요청' 때문…'녹음파일' 있다(종합2보)
- 에일리 "내년 결혼 목표"..'솔로지옥' 최시훈과 열애