 |
|
joungul.co.kr 에서
제공하는 좋은글 입니다.
바쁜 일상 속에 잠시 쉬어가는 공간이 되었으면 합니다. |
|
|
|  | 윌리엄 필립스 |  | |
| 1997년 노벨 물리학상은 레이저광을 써서 원자를 냉각해 가두는 기술을 개발함으로써 원자를 자세히 연구할 수 있게 해준 업적으로 미국인 과학자 2명과 프랑스인 과학자 1명에게 수여되었다. 다른 과학자들은 이 방법을 더욱 발전시켜 1995년에 보스-아인슈타인 응축물이라는 새로운 물질상태를 만들어내는 데 성공했으며, 1997년에는 원자 레이저도 만들어냈다(→수학과 물리과학/물리학).
3명의 수상자는 스탠퍼드대학교의 스티븐 추(Steven Chu), 메릴랜드 주 게이서즈버그 소재 미국국립표준기술연구소의 윌리엄 필립스(William D. Phillips), 그리고 콜레주드프랑스와 파리고등사범학교의 클로드 코앙 타누지(Claude Cohen-Tannoudji)이다. 추는 1948년에 미국 미주리 주의 세인트루이스에서 태어나, 버클리 캘리포니아대학교에서 박사학위를 받았으며, 1990년에 스탠퍼드대학교의 교수로 취임했다. 필립스는 1948년 미국 펜실베이니아 주의 윌크스바에서 태어나, 매사추세츠공과대학(MIT)에서 박사학위를 받았다. 코앙 타누지는 1933년에 알제리의 콩스탕틴에서 태어났으며, 파리고등사범학교에서 박사학위를 받았다.
3명의 물리학자는 각자 독자적으로 연구하면서 기술을 더욱 발전시키는 데 기여했다. 1985년에 미국 뉴저지 주 홈델에 있는 벨연구소에서 일하던 추와 동료 과학자들은 원자를 냉각시키는 방법을 최초로 개발했다. 기체 속의 원자와 분자가 실온에서 시속 약 4,000km에 이르는 매우 빠른 속도로 움직여 원자를 자세히 관찰하는 것이 어렵기 때문에 원자를 냉각시키는 기술이 필요했다. 온도를 낮추면 입자의 속도가 감소한다는 사실을 과학자들은 알고 있었다. 자세한 관찰에 알맞을 정도로 원자와 분자의 운동을 느리게 하기 위해서는 절대영도(－273.15˚C) 가까이까지 냉각시켜야 했다. 그렇지만 이렇게 낮은 온도에서는 보통 기체 자체가 응축되어 얼어버리고 만다.
추와 동료 과학자들은 기체를 얼리지 않고 절대영도에 아주 가까운 온도까지 냉각시키는 장치를 만들었다. 이것은 6개의 레이저 빔이 기체의 원자와 분자들의 모든 방향에서 충돌해 그 운동속도를 느리게 하는 장치이다. 레이저광은 ´광학적 당밀´이라 불리는 매우 걸쭉한 액체와 같이 작용해 입자들의 운동을 느리게 한다. 이렇게 해서 개개의 원자들을 자세하게 연구할 수 있게 되었으며, 과학자들은 원자의 내부구조를 대략 보게 되었다고 스웨덴 왕립과학아카데미는 밝혔다.
이 장치는 완두콩만한 크기의 빛나는 구름을 만들어냈는데, 그 속에는 냉각된 원자 약 100만 개가 들어 있다. 최초 실험들에서 추의 연구팀은 원자들을 약 240μK(절대영도에서 240/1,000,000˚C 더 높은 온도)까지 냉각시켰다. 이 온도에서 원자들의 운동속도는 초속 30cm 정도로 느려졌다. 추의 장치에 자기코일을 추가함으로써 과학자들은 원자들을 가두어 연구하거나 실험에 사용할 수 있게 되었다.
필립스와 동료 과학자들은 온도를 측정하는 여러 가지 새로운 방법을 개발함으로써 비슷한 실험을 고안했다. 1988년 무렵 그의 연구팀은 40μK의 온도를 얻는 데 성공했다. 1988년과 1995년 사이에 코앙 타누지와 동료 과학자들은 더욱 진전을 보여 마침내 원자들을 1μK 이내의 온도로 냉각시키는 데 성공했다. 이 온도에서 원자의 운동속도는 초속 2cm에 불과하다. ˝레이저 냉각과 중성 원자의 포획에 광범위한 발전이 진행중이다. 그 중에서도 추는 레이저로 냉각된 원자들이 물이 분출하는 것처럼 분사되어 나오는 원자 분수를 만들었다˝고 스웨덴 왕립과학아카데미는 지적했다. 추는 이 장치가 새로운 세대의 초정밀 원자시계를 낳는 기초가 될 것이라고 전망했다. 현재의 원자시계들은 3,200만 년에 1초의 오차가 날 정도로 정확한데, 추의 연구로 30억 년에 1초의 오차가 날 정도의 엄밀한 정확성을 기할 수 있을 것이다.
Michael Woods 글 | 이충호 옮김
by http://preview.britannica.co.kr/spotlights/nobel/ |
|
|
|
|
