기초과학硏, 세계에서 가장 센 레이저 만들어

‘별 폭발’ 우주 천문환경 조성 가능
美 미시간대 17년전 기록 갈아치워

기초과학연구원(IBS)이 세계에서 가장 강력한 레이저를 만드는 데 성공했다. 우주와 비슷한 환경을 만들고 양자역학의 극한 물리 현상을 탐구할 수 있을 것으로 기대된다.

남창희 IBS 초강력 레이저과학 연구단장 팀은 레이저를 cm²당 1.1×10²³W(와트)의 세기로 모으는 데 최초로 성공했다고 6일 밝혔다. cm²당 10²³W 이상의 레이저는 극도로 강한 전기장을 만들어 별이 폭발하는 것과 같은 우주 천문 현상 환경을 만들 수 있다. 양자역학 이론에서만 예측되는 물리 현상을 직접 실험할 수 있을 정도로 강력하다.

이번 기록은 2004년 미국 미시간대가 cm²당 10²²W 세기에 도달한 이후 17년 만에 세워진 기록이다. 유럽연합(EU)과 미국, 중국 등은 아직도 이 기록을 목표로 레이저를 건설 중이다.

강력한 레이저 세기를 만들려면 에너지를 가능한 한 짧은 시간에 좁은 공간에 압축해 순간적으로 내야 한다. 연구팀은 레이저 빔 왜곡을 보정하는 대구경 변형 거울과 빔을 효과적으로 모으는 대구경 비출 포물면 거울을 새롭게 제작했다. 그 결과 4PW(페타와트·1PW는 1000조 W) 레이저 빔을 지름 1μm(마이크로미터·1μm는 100만분의 1m) 공간에 모으는 데 성공해 집속도를 기존 대비 2배로 올렸다. 연구 결과는 국제학술지 ‘옵티카’에 6일 실렸다.

조승한 동아사이언스 기자 shinjsh@donga.com