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세계 최고 세기 레이저 나왔다

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세계 최고 세기 레이저 나왔다

2021.05.06 23:00
IBS 제공
기초과학연구원 초강력 레이저과학 연구단은 세계 최고 세기 레이저 기록을 새로 세웠다. IBS 제공

기초과학연구원(IBS)이 세계 최고 세기 레이저 기록을 세웠다. 강력한 레이저로 우주와 비슷한 환경을 만들어 양자역학 속 극한 물리현상을 탐구할 수 있을 것으로 기대된다.

 

남창희 IBS 초강력 레이저과학 연구단 단장팀은 초강력 레이저를 ㎠당 1.1×1023 W 세기로 모으는 데 성공했다고 6일 밝혔다. ㎠당 1023W이상 레이저는 극도로 강한 전기장을 만들어 별이 폭발하는 것과 같은 우주 천문현상 환경을 만들 수 있다. 일상생활에서 일어나지 않고 양자역학 이론에서만 예측되는 물리현상을 직접 실험할 수 있을 정도로 강력하다.

 

이번 기록은 2004년 미국 미시간대가 ㎠당 1022W 세기에 처음 도달한 이후 17년 만에 세워졌다. 유럽연합(EU)과 미국, 중국 등이 이 기록을 목표로 레이저를 건설 중이었다. 레이저 기록 경신에는 연구단이 2016년 개발한 4페타와트(PW, 1PW는 1000조 W) 출력 레이저가 쓰였다. 4PW는 전 세계 발전용량의 1000배에 해당한다.

 

강력한 레이저 세기를 만들려면 에너지를 가능한 한 짧은 시간에 좁은 공간에 압축해 순간적으로 내야 한다. 연구팀은 레이저 빔 왜곡을 보정하는 대구경 변형거울과 빔을 효과적으로 모으는 대구경 비출 포물면 거울을 새롭게 제작했다. 그 결과 4PW 레이저 빔을 지름 1마이크로미터(㎛, 1㎛는 100만 분의 1m) 공간에 모으는 데 성공해 기존 집속도를 2배 올렸다.

 

남 단장은 “이번 연구를 통해 IBS의 초고출력 레이저 시설이 세계 최고임을 입증했다”며 “양자전기동역학에서 예측하는 비선형 콤프턴 산란 등 극한 영역에서의 새로운 물리현상을 탐구할 것으로 기대된다”고 말했다. 연구결과는 국제학술지 ‘옵티카’에 6일 실렸다.

 

페타와트(PW) 레이저를 실험하는 모습이다. IBS 제공
페타와트(PW) 레이저를 실험하는 모습이다. IBS 제공

 

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