[2023 노벨상] 원자의 움직임까지 볼 수 있는 ‘아토초 과학’ 시대 열었다

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스웨덴왕립과학한림원은 아토초 단위의 빛 펄스를 생성하는 방법을 개발한 피에르 아고스티니(Pierre Agostini), 페렝 크라우스(Ferenc Krausz), 앤 루이리에(Anne L’Huillier)에게 2023년 노벨 물리학상을 수여했다. [사진=노벨상 홈페이지, www.nobelprize.org]

[아이뉴스24 최상국 기자] 물체의 움직임을 촬영하려면 움직이는 대상의 속도보다 카메라 셔터 속도가 더 빨라야 한다. 물질의 기본 단위인 원자의 움직임을 관찰하기 위해서는 원자보다 더 작은 픽셀을 갖는 ‘공간분해능’과 원자의 움직임보다 더 빠른 ‘시간분해능’이 필요하다.

올해 노벨 물리학상은 원자의 움직임을 관찰할 수 있도록 아토초 단위의 ‘시간분해능’이 가능하게 한 세 명의 과학자들에게 돌아갔다.

3일 스웨덴왕립과학한림원는 2023년 노벨 물리학상을 “물질의 전자 역학 연구를 위해 아토초(AttoSecond, 100경 분의 1초) 단위의 빛 펄스를 생성하는 실험 방법을 개발한 피에르 아고스티니(Pierre Agostini) 美 오하이오 주립대 교수, 페렝 크라우스(Ferenc Krausz) 막스 플랑크 양자 광학 연구소장, 앤 루이리에(Anne L’Huillier) 스웨덴 룬드 대학교 교수 등 3명에게 수여하기로 결정했다”고 발표했다.

아토초는 100경분의 1초다. 펨토초(10의 마이너스 15승초)보다 1000배나 짧은 10의 마이너스 18승초에 해당하는 시간이다. 아토초 만큼 짧은 시간 단위로 빛을 쪼개어 쏘면 원자와 전자 하나하나의 상태 변화를 촬영할 수 있다.

이를 통해 전자공학에서는 전자가 물질에서 어떻게 작용하는지를 이해할 수 있다. 의료 진단과 같이 다양한 분자를 식별하는 데에도 극초단위의 펄스를 사용할 수 있다.

노벨위원회는 “원자와 분자 내부 전자의 세계를 탐구할 수 있는 새로운 도구를 인류에게 제공했다”고 평가했다.

앤 루이리에 교수는 1987년 적외선 레이저가 특정한 기체를 통과할 때 기체 속 원자와 상호작용해 새로운 효과를 만들어내는 것을 발견해 아토초 레이저 과학의 토대를 마련했다. 피에르 아고스티니와 페렝 크라우스 교수는 이 효과를 이용해 이전보다 더 짧은 빛의 펄스를 만들 수 있다는 사실을 실험을 통해 입증했다.

한편, 2023년 노벨상은 2일 생리의학상을 시작으로 3일 물리학상, 4일 화학상, 5일 문학상, 6일 평화상, 9일 경제학상 순으로 수상자를 발표한다. 시상식은 알프레드 노벨이 숨진 12월 10일 스웨덴 스톡홀름과 노르웨이 오슬로(평화상)에서 열린다.

노벨상 수상자에게는 1100만 스웨덴 크로나(한화 약 13억5900만원)의 상금이 수여된다. 노벨재단은 올해 상금을 지난해보다 100만 크로나 인상했다.

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