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'1 (젭토)초가 급해요!' 세상에서 가장 짧은 시간을 과학자들이 관찰했다

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헬륨 원자에서 광자가 전자를 제거하는 사진. 남은 전자는 밝은 핵 근처에 있을 가능성이 높다. | M OSSIANDER TUM M SCHULTZ MPQ
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Millisecond는 천분의 1초이고 Nanosecond는 10억분의 1초다. 그런데 이런 눈 깜짝할 순간을 매우 느리게 느껴지게 하는 또 하나의 '초'가 등장했다.

과학자들이 새로 관찰/측정한 시간은 Zeptosecond(이하, 젭토초), 즉 10억분의 1을 1조분의 1로 나눈 상상조차 불가능한 짧은 순간이다.

뮌헨의 과학자들은 극자외선 광 펄스(extreme ultraviolet light pulse)를 헬륨 원자에 겨냥해 쐈다. 그러자 자극된 전자가 광전자 방출(photoemission)이라는 과정을 통해 한 개 떨어져 나왔다. 과학자들은 동시에 적외선 레이저 펄스(infrared laser pulse)를 쏴 원자에서 빠져나오는 전자의 속도를 측정했다.

그 순간에 '젭토초'가 관찰된 것이다.

뮌헨 테크니컬대학교는 보도자료를 통해 "관찰 순간에 해당하는 이 펄스의 정확한 전자기장을 기준으로 전자를 가속 또는 저속했다."고 발표했다. "물리학자들은 이런 속도 변화를 토대로 광전자 방출 계산에 젭토초 단위의 정확성을 부여할 수 있었다."

과학자들은 이번 실험을 통해 전자가 헬륨에서 튀어나오기 직전의 상황도 관찰할 수 있었는데, 두 개의 전자 사이에서 광자 에너지가 어떻게 분포됐는지를 알게 된 것이다. 이런 순간적인 포착이 원자의 퀀텀 작용 이해에 일조할 것으로 추정된다.

막스플랑크협회 퀀텀광학연구소에서 이번 연구를 실시한 뮌헨 루트비히막시밀리안대학교의 레이저 물리학자인 마틴 슐츠는 "사실 많은 사안이 개별 전자의 상호작용에 달려있는데, 이런 걸 통째로 고려하는 경향이 있다"고 NewScientist에 설명했다. 그는 또 "원자에 대한 아주 구체적이고 세밀한 이해를 바란다며 가장 기본적인 전자와 전자 간의 작동을 이해해야 한다"고 말했다.

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*허핑턴포스트US의 글을 번역, 편집한 것입니다.

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