Attosecond는 얼마나 빠른가요?

2023년 노벨 물리학상은 전자공학과 화학 분야에서 획기적인 발전을 가져올 수 있는 아토초 관련 연구로 세 명의 과학자에게 수여되었습니다.

세 명의 과학자 피에르 아고스티니, 페렌츠 크라우스, 앤 루이에가 2023년 노벨 물리학상을 수상했습니다. 사진: CNN

스웨덴 왕립 과학 아카데미는 10월 3일 오후 4시 45분(하노이 시간)에 피에르 아고스티니(55세), 페렌츠 크라우츠(61세), 앤 루일리에(65세) 과학자들이 물질 내 전자 동역학을 연구하기 위해 아토초 광 펄스를 생성하는 실험적 방법을 개발한 공로로 2023년 노벨 물리학상을 수상했다고 발표했습니다.

레이저를 이용한 연구로 과학자들은 전자를 관찰하고 심지어 제어할 수 있는 도구를 얻었습니다. 이는 전자나 화학 등 다양한 분야에서 획기적인 발전을 촉진할 수 있습니다.

아토초는 10억 분의 1초입니다. 이를 좀 더 이해하기 쉽게 설명하자면, 1초에 해당하는 아토초 수는 우주의 전체 역사인 138억 년에 해당하는 초 수와 같습니다. 스위스 연방 공과대학(ETH 취리히)의 연구원인 한스 야콥 뵈르너에 따르면, 아토초는 인간이 직접 측정할 수 있는 가장 짧은 시간입니다.

이 시간대에 작동할 수 있는 능력은 중요합니다. 왜냐하면 이는 원자의 필수 구성 요소인 전자가 작동하는 속도가 이와 같기 때문입니다. 예를 들어, 전자가 수소 원자핵 주위를 한 바퀴 도는 데는 150아토초가 걸립니다.

즉, 아토초를 연구하면 과학자들이 이전에는 도달할 수 없었던 근본적인 과정에 접근할 수 있게 된다는 의미입니다. 모든 전자 장치는 전자의 움직임에 영향을 받으며, 현재 속도 제한은 나노초라고 뵈르너는 말합니다. 만약 마이크로프로세서를 아토초로 변환한다면, 10억 배 더 빠르게 정보를 처리하는 것이 가능해질 것이다.

원자는 양성자와 중성자로 구성된 원자핵과 그 주변을 둘러싼 전자로 구성됩니다. 사진: Rost-9D/Getty

프랑스 태생의 스웨덴 물리학자 앤 루일리에는 아토초 세계를 여는 도구를 최초로 발견했습니다. 이 도구는 고출력 레이저를 사용하여 매우 짧은 간격으로 빛의 펄스를 생성합니다.

L'Huillier와 함께 작업한 프랑스 빛과 물질 연구소의 연구원인 프랑크 레핀은 이 장치를 전자를 위해 만들어진 영화에 비유했습니다. 그는 이를 연속적인 사진을 찍어 장면을 구성하는 두 명의 선구적인 프랑스 영화 제작자, 오귀스트와 루이 뤼미에르 형제의 작업과 비교했습니다. 임페리얼 칼리지 런던의 레이저 물리학 교수인 존 티쉬는 "이것은 마치 매우 빠른 펄스의 빛을 물질에 비추어 해당 시간 동안의 반응에 대한 정보를 얻을 수 있는 장치와 같다"고 말합니다.

어제의 우승자 세 명은 모두 이전에 가장 짧은 빛의 펄스에 대한 세계 기록을 보유하고 있었습니다. 2001년, 프랑스 과학자 피에르 아고스티니의 팀은 단 250아토초 동안 지속되는 빛의 펄스를 만들어냈습니다. L'Huillier의 그룹은 2003년에 170아토초로 그 기록을 넘어섰습니다. 2008년에 헝가리-오스트리아 물리학자 Ferenc Krausz는 80아토초 펄스로 그 숫자를 절반 이상 줄였습니다.

가장 짧은 광 펄스에 대한 기네스 세계 기록 보유자는 뵈르너 팀으로, 지속 시간은 43아토초입니다. 현재 기술을 사용하면 이 시간이 몇 아토초까지 단축될 수 있다고 뵈르너는 추정합니다.

전문가들은 아토초 기술이 아직 주류가 되지는 않았지만 미래가 밝아 보인다고 말한다. 지금까지 과학자들은 아토초를 거의 전적으로 전자를 관찰하는 데 사용해 왔습니다. 뵈르너에 따르면, 전자를 제어하고 그 움직임을 조작하는 것은 아직 근본적으로 가능하지 않거나, 막 가능해지기 시작했을 뿐이다. 이를 통해 전자기술은 훨씬 더 빨라지고 화학 혁명이 일어날 수 있습니다.

Woerner는 "우리는 분자가 자연적으로 하는 일에 국한되지 않고, 대신 우리의 필요에 맞게 분자를 조정할 수 있습니다."라고 말했습니다. 그는 아토화학이 더 효율적인 태양 전지를 개발하는 데 도움이 될 수 있고, 심지어 광에너지를 사용하여 깨끗한 연료를 생산할 수도 있다고 덧붙였다.

투 타오 ( AFP 에 따르면)

소스 링크: https://vnexpress.net/atto-giay-nhanh-den-dau-4660582.html