찰나의 전자 움직임까지 ‘찰칵’

KAIST 남창희-김경택 박사 초고속 운동 관찰 성공

국내 과학자들이 전자 운동과 같은 초고속 현상을 관찰할 방법을 알아냈다. 그동안 과학자들은 원자 주위를 도는 전자의 운동을 관찰할 수 없었다.

한국과학기술원(KAIST) 물리학과 남창희 교수와 김경택 박사는 4일 “전자 운동을 측정할 수 있는 200아토초(1아토초는 10의 18제곱 분의 1초) X선 빛을 만드는 데 성공했다”고 밝혔다.

자연계 현상을 관찰하려면 그 현상이 일어나는 시간보다 짧은 빛이 필요하다. 마치 빠르게 날아가는 야구공을 카메라로 찍기 위해 셔터 속도를 빠르게 하는 것과 같은 원리다.

수소 원자 주위를 한 바퀴 도는 데 150아토초 밖에 걸리지 않은 전자를 촬영하려면 그보다 더 빨리 깜박이는 빛이 필요하다.

남 교수팀은 이번에 X선을 발생시키는 아르곤 원자를 이용해 200아토초에 가까운 빛을 얻었다.

남 교수는 “이 빛을 좀 더 짧게 하면 원자 내부를 날고 있는 전자 운동을 훤히 볼 수 있다”며 “머지않아 원자를 조립하고 분해하는 것이 가능한 시대가 열릴 것으로 본다”고 말했다.

이번 연구는 물리학 분야의 권위지 ‘피지컬 리뷰 레터스’의 11월 30일자에 소개됐다.

박근태 동아사이언스 기자 kunta@donga.com