2023년 노벨 물리학상은 초속(100분의 1초) 펄스광의 "가장 짧은 순간"을 포착하기 위해 전자동 기계 실험 방법을 고안한 세 명의 물리학자에게 돌아갔습니다.
스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 10일(현지 시간) 피에르 아고스티니 오하이오주립대 교수, 페렌츠 클라우츠 독일 막스플랑크 양자광학연구소 교수, 안 뤼리에 스웨덴 룬드대 교수 등 올해 노벨상 수상자를 선정했다고 밝혔습니다. 이들은 '물질의 전기역학 연구를 위한 아토초 펄스광 발생 실험법'에 기여한 공로를 인정받았습니다.
페렌크 크라우스는 최초로 펨토초(10억분의 1초) 미만의 광 펄스를 생성하고 측정했습니다. 그는 아토초 광 펄스를 사용하여 전자 내부 원자의 움직임을 실시간으로 관찰할 수 있게 했습니다. 이러한 결과는 아조 물리학의 시작을 알렸습니다. 피에르 아고스티니(Pierre Agostini)는 원자초 광 펄스(2광자 전이 간섭에 의한 원자초 비트의 재구성)의 특성화를 위한 래빗(RABBITT) 기술을 발명한 물리학자였습니다. 앤 릴리에(Anne L'Huillier)는 원자 수준에서 화학 반응을 실시간으로 이해하는 데 사용되는 전자의 움직임을 연구하는 원자 초물리학을 연구했습니다.
아토초는 100분의 1초입니다. 아토초는 너무 짧아서 1초에 일어나는 현상이 우주가 탄생한 이후 매초 일어나는 변화보다 더 많이 일어납니다. 아토초는 원자나 분자 내의 전자의 움직임을 직접 추적하고 제어하는 데 사용될 수 있습니다. 물질의 화학 반응은 전자의 이동에 의해 일어나며, 화학 반응에서 전자의 이동은 주로 펨토초 또는 아토초 영역에서 일어나며, 펨토초 레이저를 이용한 화학 반응 연구도 아토초 광 펄스의 도움을 받아 진행할 수 있습니다. 전자의 세계에서는 일반적인 빛으로는 관측이 불가능한데, 0분의 1초 단위로 이벤트 변화가 일어나는 전자의 세계에서는 극히 짧은 파장의 빛만으로 관측과 측정이 가능한데, 이를 위한 방법을 만들었다는 데 의미가 있습니다.
"수상자들의 실험은 원자 초 단위로 측정될 수 있을 정도로 짧은 빛의 파동을 만들어 냈고, 이 파동들이 원자와 분자 내부의 과정의 이미지를 제공하는데 사용될 수 있다는 것을 보여주었습니다," 라고 노벨 위원회가 말했습니다.
남창희 GIST 물리광학과 교수는 "초고속 현상을 찍을 때 움직임을 정지시켜 사진을 찍을 수 있다"며 "단순히 노벨 물리학상은 아조로 매우 빠른 플래시를 만들어냈다"고 설명했다. 이어 "더 짧은 광펄스를 만들 수 있다면 앞으로 젭토초 펄스로 핵의 움직임을 들여다볼 수 있을 것"이라고 말했다.
이어 "실용화에 시간이 더 걸리겠지만 원자력 차원에서 일어나는 현상을 잘 활용한다면 새로운 응용 분야를 만들 수 있을 것"이라고 덧붙였습니다 한편 노벨과학상은 오는 4일 화학상 수상자를 발표할 예정입니다.
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