.Metallic Mystery: The Puzzling Silence of a “Strange Metal” in Quantum Noise Experiment
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.Metallic Mystery: The Puzzling Silence of a “Strange Metal” in Quantum Noise Experiment
금속 미스터리: 양자 소음 실험에서 "이상한 금속"의 수수께끼 같은 침묵
주제:금속양자재료라이스대학교초전도체 작성자 라이스 대학교 2023년 11월 27일 이상한 금속 조용한 그림
-라이스대학교의 "이상한 금속" 양자 물질에 대한 획기적인 연구는 전통적인 준입자 이론을 무시하고 비전통적인 전기 흐름을 드러냈습니다. 상세한 샷 노이즈 실험을 통해 이루어진 이 발견은 이상한 금속의 전하 이동에 대한 새로운 이해를 제시하고 양자 물질의 더 광범위하고 보편적인 현상을 암시합니다. 라이스 물리학자들은 양자 물질에서 이국적인 전하 수송의 증거를 발견했습니다.
-실제적으로 "이상한 금속" 양자 물질은 최근 라이스 대학의 양자 잡음 실험에서 이상할 정도로 조용한 것으로 나타났습니다. 11월 23일 Science 저널에 게재된 '샷 노이즈'로 알려진 양자 전하 변동 측정은 전기가 흐르는 것처럼 보이는 최초의 직접적인 증거를 제공합니다. 준입자라고 알려진 양자화된 전하 묶음으로는 쉽게 설명할 수 없는 특이한 액체 형태의 이상한 금속입니다. 이번 연구의 교신 저자인 Rice의 Douglas Natelson은 "일반 전선에 비해 소음이 크게 억제됩니다."라고 말했습니다. “아마 이것은 준입자가 잘 정의된 것이 아니거나 존재하지 않고 전하가 더 복잡한 방식으로 움직인다는 증거일 것입니다. 전하가 어떻게 집단적으로 움직일 수 있는지에 대해 이야기하려면 올바른 어휘를 찾아야 합니다.”
긴 YbRh2Si2 와이어 긴 YbRh2Si2 와이어의 주사전자현미경 이미지. 출처: Liyang Chen/Natelson 연구 그룹/Rice University
양자핵심재료 실험
실험은 이테르븀, 로듐, 실리콘(YbRh2Si2)은 비엔나 공과대학교(TU Wien)의 고체 물리학자인 Silke Paschen에 의해 지난 20년 동안 심도 있게 연구되어 왔습니다. 이 물질은 은이나 금과 같은 일반 금속의 동작과 매우 다른 매우 특이한('이상한') 온도 의존적 동작을 생성하는 높은 수준의 양자 얽힘을 포함하고 있습니다. 에조익 이러한 일반 금속에서 각 준입자 또는 전하의 개별 단위는 수많은 전자 사이의 계산할 수 없는 작은 상호 작용의 산물입니다. 67년 전에 처음 제시된 준입자는 물리학자들이 양자 역학 계산을 위해 이러한 상호 작용의 결합된 효과를 단일 양자 개체로 표현하기 위해 사용하는 개념입니다.
더글라스 네이텔슨 라이스 대학의 물리학자인 Doug Natelson. 출처: Jeff Fitlow/Rice University
이론 및 경험적 증거 이전의 일부 이론적 연구에서는 이상한 금속의 전하가 그러한 준입자에 의해 전달되지 않을 수 있다고 제안했으며, 샷 노이즈 실험을 통해 Natelson, 연구 책임자 저자 Liyang Chen, Natelson 연구실의 전 학생 및 기타 Rice와 TU Wien 공동 저자가 허용했습니다. 아이디어를 테스트하기 위해 최초의 직접적인 경험적 증거를 수집합니다. "샷 노이즈 측정은 기본적으로 무언가를 통과할 때 전하가 얼마나 세분화되는지 확인하는 방법입니다."라고 Natelson은 말했습니다. “전류를 흐르게 한다면 그것은 여러 개의 개별 전하 운반체로 구성된다는 생각입니다. 그것들은 평균적인 속도로 도착하지만 때로는 시간상 더 가까워질 때도 있고 더 멀리 떨어져 있을 때도 있습니다.”
리양 첸과 더그 나텔슨 물리학자 Liyang Chen(왼쪽)과 Doug Natelson. 출처: D. Natelson/Rice University
기술적 과제와 혁신 YbRh2Si2 결정에 이 기술을 적용하는 것은 상당한 기술적 과제를 안겨주었습니다. 샷 노이즈 실험은 단일 거시적 결정에서는 수행할 수 없으며 오히려 나노 크기의 샘플이 필요합니다. 따라서 극도로 얇지만 그럼에도 불구하고 완벽하게 결정질인 필름의 성장이 달성되어야 했으며, 이는 Paschen, Maxwell Andrews 및 TU Wien의 공동 작업자가 거의 10년의 노력 끝에 관리한 것입니다. 다음으로 Chen은 인간의 머리카락보다 약 5,000배 더 가는 얇은 필름으로 와이어를 만들면서 그 완벽함을 유지하는 방법을 찾아야 했습니다.
실케 파센(Silke Paschen)과 치미아오 시(Qimiao Si) 비엔나 공과대학교의 물리학자 Silke Paschen(왼쪽)과 라이스 대학교의 Qimiao Si. 출처: Tommy LaVergne/Rice University
-이론적 관점과 미래 시사점 이번 연구의 수석 이론가이자 물리학 및 천문학과의 Harry C. Wiess 교수와 Olga K. Wiess 교수인 Rice의 공동 저자 Qimiao Si는 Paschen이 Rice의 방문 학자로 있는 동안 Natelson과 Paschen이 실험에 대한 아이디어를 처음 논의했다고 말했습니다. Si는 이번 결과가 그가 2001년에 발표한 양자 임계성 이론과 일치한다고 말했는데, 이 이론은 Paschen과 거의 20년 동안 협력하면서 계속해서 탐구해 왔습니다. 준입자 그림을 배제하는 계산을 수행한 그룹의 Si는 "낮은 샷 노이즈는 전하 전류 캐리어가 이상한 금속성의 기초가 되는 양자 임계성의 다른 에이전트와 어떻게 얽혀 있는지에 대한 새로운 통찰력을 가져왔습니다"라고 말했습니다.
-"이 양자 임계성 이론에서 전자는 국소화 직전으로 밀려나고 준입자는 페르미 표면의 모든 곳에서 손실됩니다." Natelson은 더 큰 문제는 이상한 금속 거동을 보이는 수십 가지 다른 화합물 중 일부 또는 전부에서 유사한 거동이 발생할 수 있는지 여부라고 말했습니다. Natelson은 “때때로 자연이 당신에게 뭔가를 말하고 있는 것 같은 느낌이 들 때가 있습니다.”라고 말했습니다. “이 '이상한 금속성'은 미세한 기본 물리학이 매우 다르다는 사실에도 불구하고 다양한 물리적 시스템에서 나타납니다. 예를 들어, 산화구리 초전도체의 미세한 물리학은 우리가 보고 있는 중페르미온 시스템과 매우 다릅니다.
그들은 모두 이상한 금속의 특징인 온도에 따른 선형 저항성을 갖고 있는 것으로 보이며, 내부에 있는 미세한 빌딩 블록과 무관한 일반적인 현상이 일어나고 있는지 궁금해해야 합니다.”
참고 자료: Liyang Chen, Dale T. Lowder, Emine Bakali, Aaron Maxwell Andrews, Werner Schrenk, Monika Waas, Robert Svagera, Gaku Eguchi, Lukas Prochaska, Yiming Wang, Chandan의 "Shot Noise in a Strange Metal" Setty, Shouvik Sur, 화학, Silke Paschen 및 Douglas Natelson, 2023년 11월 23일, DOI: /science.abq6100 에조익 이 연구는 에너지부의 기초 에너지 과학 프로그램(DE-FG02-06ER46337), 국립 과학 재단(1704264, 2220603), 유럽 연구 위원회(101055088), 오스트리아 과학 기금(FWF I4047, FWF SFB F)의 지원을 받았습니다. 86), 오스트리아 연구 진흥 기관(FFG 2156529, FFG 883941), 유럽 연합의 Horizon 2020 프로그램(824109-EMP), 공군 과학 연구실(FA8665-22-1-7170), Welch Foundation(C -1411) 및 Vannevar Bush Faculty Fellowship(ONR-VB-N00014-23-1-2870).
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메모 2311280439 나의 사고실험 qpeoms 스토리텔링
이상한 물질은 준입자 클러스터에서 대부분 나타난다. 여기서의 이상한 물질은 준입자라고 알려진 양자화된 전하 묶음으로는 쉽게 설명할 수 없는 특이한 액체 형태의 이상한 금속이다.
준입자와 입자가 상호작용하면 qpoms되는데, 이를 통칭하여 준입자로 분류한다. 준입자의 미세한 빌딩 블록 범위가 입자 블록의 범위는 부분집합처럼 전체집합이 포함하기 때문이다. 허허.
이는 암흑에너지 73%. 23%가 암흑물질이고 보통물질 4퍼센트와 혼합한 모습이다. qpoms=qms 96%+oms 4%=2+1=3
-Rice University's groundbreaking research into "strange metal" quantum materials defies traditional quasiparticle theory and reveals unconventional electrical flow. This discovery, made through detailed shot noise experiments, sheds new light on charge transfer in strange metals and hints at broader, more universal phenomena in quantum materials. Rice physicists have discovered evidence of exotic charge transport in quantum materials.
-A strange metal in an unusual liquid form that cannot be easily explained by bundles of quantized charges known as quasiparticles. “There is significant noise suppression compared to regular wires,” said Rice’s Douglas Natelson, corresponding author of the study. “Perhaps this is evidence that quasiparticles are not well-defined or do not exist and that charges move in more complex ways. “We need to find the right vocabulary to talk about how electric charges can move collectively.”
-"In this quantum criticality theory, electrons are pushed to the brink of localization and quasiparticles are lost everywhere on the Fermi surface." Natelson said the bigger question is whether similar behavior could occur in any or all of the dozens of other compounds that exhibit strange metallic behavior. “Sometimes it feels like nature is telling you something,” Natelson said. “This ‘strange metallicity’ appears in a variety of physical systems, despite the fact that their microscopic underlying physics are very different. For example, the microscopic physics of copper oxide superconductors are very different from the heavy fermion systems we see here.
“They all appear to have a linear resistance with temperature, a characteristic of strange metals, and one has to wonder if there is some general phenomenon going on that has nothing to do with the microscopic building blocks inside.”
-According to research, dark energy accounts for 73% of the material composition of the universe. 23% is dark matter, and ordinary matter that we can observe only 4%. Most of that 4% is interstellar dust and gas, and only 0.4% is the material that makes up stars and galaxies.
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Memo 2311280439 My thought experiment qpeoms storytelling
Strange matter mostly appears in quasiparticle clusters. The strange material here is a strange metal in an unusual liquid form that cannot be easily explained by bundles of quantized charges known as quasiparticles.
When quasiparticles and particles interact, they become qpoms, and these are collectively classified as quasiparticles. This is because the range of the fine building blocks of quasiparticles includes the entire set like a subset of the particle blocks. haha.
This is 73% dark energy. 23% is dark matter, mixed with 4% normal matter. qpoms=qms 96%+oms 4%=2+1=3
Sample oms (standard)
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Sample oss.base (standard)
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zxdzxezxz
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.A laser is more useful than a lightsaber... Mars sandstorms seen on video from Earth
광선검보다 멋진 레이저의 쓸모…화성 모래폭풍, 지구에서 동영상으로 구경
우주를 비행 중인 ‘프시케 탐사선’의 상상도. 최근 지구와 달 사이 거리의 40배에 이르는 먼 우주를 날던 중 레이저를 이용해 지구와 통신하는 데 성공했다. 미국 항공우주국(NASA) 제공 우주를 비행 중인 ‘프시케 탐사선’의 상상도. 최근 지구와 달 사이 거리의 40배에 이르는 먼 우주를 날던 중 레이저를 이용해 지구와 통신하는 데 성공했다.
-미국 항공우주국(NASA) 제공 지구·달 사이 40배 거리의 우주선 레이저 발사해 정확히 ‘과녁’ 도달
‘심우주’로부터 통신, 사상 첫 성공 전파의 100배 분량 정보 전달 가능 초속 30만㎞ 이동…속도도 강점
화성 자료 수집 수준 끌어올릴 것. 온갖 음악과 인간의 다양한 음성이 뒤섞인 소리가 지구에서 점점 멀어지며 우주를 향해 퍼진다. 소리는 달을 지나 화성과 목성, 토성 등을 거쳐 순식간에 태양계 밖을 벗어난다. 끊임없이 나아가던 소리는 기이한 형상을 띤 성운, 그리고 파랗고 노란 별들 사이를 비집고 날아가더니 결국 우리 은하마저 벗어난다. 그렇게 소리는 끝을 알 수 없는 ‘우주 여행’을 계속한다.
이 장면은 저명한 천문학자이며 과학 대중화 운동가이기도 한 칼 세이건 박사의 동명 소설을 원작으로 한 미국 공상과학(SF)영화 <콘택트>의 도입부다. <콘택트>에서 묘사된 대로 지구에서 출발한 각종 소리는 지금 이 시간에도 우주로 퍼지고 있다. 이렇게 소리를 우주 멀리까지 실어 나르는 매개체는 ‘전파’다. 소리는 화물, 전파는 화물 기차인 셈이다. 인류에게 전파는 원거리, 특히 우주에서 정보를 주고받을 수 있게 하는 유일한 수단이다. 그런데 최근 상황이 달라질 조짐이 나타났다. 전파가 아니라 ‘레이저’에 정보를 담아 전송하는 기술이 시험 단계에 들어갔다.
레이저는 전파보다 최대 100배 많은 정보를 옮길 수 있다. 이를 활용하면 지금은 정지 사진으로 볼 수 있는 화성 등 천체 모습을 대용량 동영상으로 감상할 수 있게 된다. 미국 캘리포니아주에 있는 팔로마 천문대 내 헤일 망원경 상부의 돔을 개방하고 관측 준비를 하는 모습. 최근 프시케 탐사선에서 날아온 레이저의 수신처 역할을 했다. 팔로마 천문대 제공 미국 캘리포니아주에 있는 팔로마 천문대 내 헤일 망원경 상부의 돔을 개방하고 관측 준비를 하는 모습.
-최근 프시케 탐사선에서 날아온 레이저의 수신처 역할을 했다. 팔로마 천문대 제공 심우주서 첫 레이저 통신 최근 미국 과학매체 스페이스닷컴 등은 미 항공우주국(NASA)이 지난 14일(현지시간) 지구에서 1600만㎞(지구와 달 사이 거리의 40배) 떨어진 먼 우주에서 발사된 레이저를 수신했다고 전했다. 근적외선으로 이뤄진 이 레이저의 발신자는 우주 비행 중인 ‘프시케 탐사선’이었다.
-레이저는 NASA가 ‘과녁’으로 설정한 미국 캘리포니아주 팔로마 천문대 소재 헤일 망원경 렌즈에 화살처럼 날아와 꽂혔다. 프시케 탐사선이 쏜 레이저는 지구에 있는 별도 연구시설에서 전송한 레이저를 받은 뒤 응신한 것이다.
-NASA에서 ‘심우주 광통신(DSOC)’이라고 부르는 레이저 기반 교신 시스템이 시험 작동에 성공한 순간이었다. 프시케 탐사선은 지난 10월 지구에서 발사됐다. 본래 임무는 ‘프시케’라는 이름의 소행성을 살피는 것이다. 그런데 우주에서 레이저에 정보를 담아 통신을 시도하는 임무도 부여받아 프시케에 가던 도중 실행에 성공했다. 레이저는 송신과 수신 거리가 멀어질수록 세기가 급격히 약해진다. 이 때문에 NASA는 레이저를 예민하게 잡아낼 수 있는 고감도 센서를 개발해 팔로마 천문대와 프시케 탐사선에 설치했다. 레이저를 이용해 통신에 성공한 사례는 사실 이번이 처음은 아니다. 2013년 첫 시험이 있었다.
하지만 지금까지 이뤄진 수차례 시험은 모두 지구 궤도 또는 달에서만 시행됐다. 우주의 크기를 감안하면 방문을 열고 겨우 문지방을 넘은 것에 비유될 만큼 매우 가까운 거리다. 그런데 이번에는 인류 역사상 최초로 ‘심우주’, 즉 달보다 먼 우주에서 레이저로 지구와 통신하는 시험에 성공한 것이다. 집 현관문을 열고 바깥 출입에 나선 것에 비견될 만하다. 정보 전송량 최대 100배 이미 인간은 전파로 각종 우주 탐사선과 통신하고 있다. 그런데도 굳이 레이저를 쓰려는 이유는 뭘까. 전파에 비해 레이저가 보낼 수 있는 정보량이 최대 100배 많기 때문이다.
근적외선 레이저가 전파보다 파장이 짧아 가능한 일이다. 기존 전파가 화물칸이 1량만 달린 단출한 기차라면, 레이저는 화물칸이 무려 100량 연결된 초대형 기차인 셈이다. 게다가 전파도 빛의 일종이어서 레이저처럼 초속 30만㎞로 이동한다. 100배 많은 정보를 같은 속도로 전송한다는 점에서 레이저가 전파보다 훨씬 우수하다는 뜻이다. 지구 안에서라면 기지국 등 각종 인프라 덕에 대용량 정보를 전파로도 어려움 없이 주고받을 수 있지만, 그런 인프라가 없는 우주에서는 레이저를 사용해 문제를 해결한 셈이다.
NASA는 설명자료를 통해 “레이저 통신을 쓰면 우주에서 촬영한 고화질 사진은 물론 비디오를 스트리밍 서비스 방식으로 지구에서 전송받을 수 있을 것”이라고 설명했다. 레이저 통신을 쓰면 천체에 대한 대중적 관심과 과학 자료 수집 수준을 크게 끌어올릴 수 있을 것으로 전망된다. 예를 들어 지금은 화성에서 모래폭풍이 부는 장면을 정지된 사진으로 볼 수 있다. 하지만 레이저 통신을 쓰면 현장감이 살아 있는 동영상으로 볼 수 있다. 이런 동영상이 인터넷 등을 통해 일반에 공개되면 화성에 대한 호기심은 더욱 커질 것으로 보인다. 게다가 우주과학자들이 활용할 수 있는 연구자료 수준도 크게 올라가게 된다.
화성의 기상 변화 양상 등을 사실적으로 확인할 수 있다. NASA는 설명자료를 통해 “인류의 화성 정착을 위한 정보도 더 많이 알아낼 수 있을 것으로 보인다”고 설명했다. NASA는 프시케 탐사선과 레이저로 통신하는 시험을 향후 2년 동안 이어갈 예정이다.
https://v.daum.net/v/20231127060106585
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메모 231128_0303,0543 나의 사고실험 qpeoms 스토리텔링
레이저 통신 시대가 다가오고 있다. 플라즈마 거울을 통하면 레이저는 더욱 강해질 수 있다.
강력한 심우주 레이저 통신에는 두개의 수신 고감도 센서가 필요하다. 이는 qoms.qvix.High sensitivity sensor를 나타낸다. 거의 프시케로 향한 탐사선과 팔로마 천문대가 송신한 것을 순간적인 qoms 렌즈의 거리에서 실시간 통신이 가능 했던거여. 허허.
이는 전파보다 최대 100배 정보량을 가진 레이저보다 100억조배의 정보량을 아토내에 송수신한다. 허허.
qoms.laser.lensroading 방식은 양자얽힘이나 oms.smola.dstr 모드와 유사하다. 허허. 이는 레이저 얽힘이동이 가능한 이론적 배경을 준다.
우주 시공간을 순간적으로 이동하려면 플라즈마 성운을 통해 우주의 초신성 레이저, 블랙홀 제트를 활용한 우주 중력렌즈로 우주간 정보통신 우주 인터넷을 가능하게 한다. 심우주의 실시간 영상도 볼 수 있을거여. 허허. 우주 외계인과 실시간 영상통화도 가능하다는 것이 바로 [qoms.laser.lensroading 방식의 양자얽힘이나 oms.smola.dstr 모드]이다. 허허.
-It recently served as a receiving station for lasers sent from the Psyche probe. First laser communication in deep space provided by Palomar Observatory Recently, American science media outlets such as Space.com reported that the National Aeronautics and Space Administration (NASA) launched in distant space 16 million km (40 times the distance between Earth and the Moon) from Earth on the 14th (local time). It was reported that a laser beam was received. The sender of this near-infrared laser was the ‘Psyche Probe’, which was flying in space.
-The laser flew like an arrow and hit the lens of the Hale Telescope located at Palomar Observatory in California, USA, which was set as a ‘target’ by NASA. The laser fired by the Psyche probe responded after receiving a laser transmitted from a separate research facility on Earth.
Related data 1.
Memo 2311180418
The principle of collecting light with a convex lens or a concave reflector is the qoms method. At this time, if the reflector is plasma, the powerful laser of a space supernova can be generated.
https://www.electimes.com/news/articleView.html?idxno=328902
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Memo 231128_0303,0543 My thought experiment qpeoms storytelling
The era of laser communication is approaching. The laser can become stronger through a plasma mirror.
Powerful deep space laser communication requires two receiving, highly sensitive sensors. This represents qoms.qvix.High sensitivity sensor. It was possible to communicate in real time between the probe headed for Psyche and the Palomar Observatory's transmissions at the distance of the instantaneous QOMS lens. haha.
This transmits and receives within Ato 10 billion trillion times more information than a laser, which has up to 100 times more information than radio waves. haha.
The qoms.laser.lensroading method is similar to quantum entanglement or oms.smola.dstr mode. haha. This provides a theoretical background for laser entanglement.
In order to instantaneously move through space and time in space, information communication between space and space Internet is made possible through space gravitational lenses using space supernova lasers and black hole jets through plasma nebulae. You will also be able to see real-time video of deep space. haha. Real-time video calls with space aliens are also possible through [quantum entanglement using qoms.laser.lensroading or oms.smola.dstr mode]. haha.
Sample oms (standard)
b0acfd 0000e0
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f000e0 b0dac0
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Sample oss.base (standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
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cadccbcdc
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zxezybzyy
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.We found a way to create a laser that goes beyond superpower!
초강력을 넘어 극초강력 레이저 만들 수 있는 방법 찾았다!
입력 2023.11.15 23:53
UNIST, GIST, Strathclyde 공동 연구팀, 초고출력 레이저 펄스 출력 방법 제시 노벨상 수상 아이디어의 한계 극복해… Nature Photonics 게재 플라즈마를 이용한 레이저 펄스 압축. 제공=UNIST. 진동수 처프가 있는 긴 레이저 펄스 (무지개 색으로 펼쳐진 부분)가 플라즈마 (보라색 밝은 부분)에 입사해서 다시 반사되면서 순간 출력이 매우 높은 압축된 펄스 (흰색 밝은 부분)가 만들어진다. 플라즈마를 이용한 레이저 펄스 압축. 제공=UNIST.
진동수 처프가 있는 긴 레이저 펄스 (무지개 색으로 펼쳐진 부분)가 플라즈마 (보라색 밝은 부분)에 입사해서 다시 반사되면서 순간 출력이 매우 높은 압축된 펄스 (흰색 밝은 부분)가 만들어진다. 보쉬 세계 최고 출력 레이저보다 더 강력한 레이저를 만들 수 있는 방법을 찾았다. 레이저 핵융합 연구에 적용해 에너지 관련 문제를 해결하거나 첨단 이론 물리학의 예측을 실험적으로 증명하는데 활용하는 등 다양한 분야에 사용될 것으로 기대된다.
UNIST 물리학과 허민섭 교수팀, GIST 석희용 교수팀, 영국 스트라스클라이드(Strathclyde) 대학의 야로스진스키(Jaroszynski) 교수팀은 공동 연구를 통해 기존보다 1,000배 이상 강력한 레이저 펄스를 만들 수 있는 아이디어를 제시하고 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이를 증명했다. 허민섭 교수는 “이번 연구는 2018년 노벨 물리학상을 수상한 모로우(Mourou) 교수의 아이디어가 가진 한계를 극복할 수 있는 방법을 제시한 연구로서 최첨단 천체물리학 등의 기초 과학은 물론, 반도체 리소그라피나 레이저 핵융합과 같은 산업 및 에너지 연구에도 활용 가능할 것”이라고 강조했다.
1985년 모로우 교수가 발명한 처프 펄스 증폭 (CPA, Chirped-pulse amplification) 기술은 레이저 세기를 비약적으로 증가시킬 수 있는 기술이다. 현재는 이를 활용해 수 페타와트(1,000조 와트)까지 레이저 출력이 가능하다. 지구 표면 전체에 도달하는 태양 빛의 출력이 수십 페타와트 정도임을 생각한다면 페타와트 레이저가 얼마나 강력한 것인지 알 수 있다. 하지만 과학계에선 그보다 1,000배 이상 강력한 엑사와트 또는 그보다 더 강력한 제타와트의 필요성 이야기하고 있다.
지표면에 도달하는 태양 빛의 출력과 맞먹을 만큼의 초고출력의 레이저가 가능한 것은 에너지를 마이크론(0.001 mm) 크기의 좁은 공간에 집중시킴과 동시에 에너지를 시간적으로도 압축해 펨토초(10-15초)의 극히 짧은 펄스로 만들기 때문이다. 하지만 레이저의 에너지가 일정 크기 이상 커지면 압축에 사용되는 ‘회절 거울’이 파손된다. 페타와트 레이저를 얻기 위한 회절 거울은 크기가 1m 정도다.
-이와 비례해 엑사와트 이상의 레이저를 얻기 위해선 수백미터 크기의 회절 거울이 필요한데, 사실상 제작이 불가능하다. 연구팀은 회절 거울 대신 플라즈마를 사용해 레이저 펄스의 압축 문제를 해결했다. 플라즈마는 번개의 섬광과 같이 높은 온도에서 전자와 이온으로 분리된 기체 상태를 말한다. 이온화된 상태인 플라즈마는 이미 손상된 물질이기 때문에 아무리 강한 레이저를 넣어도 더 이상의 손상이 생기지 않는다.
광학적으로 빛을 분산시키는 성질 또한 가지고 있다. 즉, 플라즈마를 회절 거울과 같은 방식으로 활용하면 훨씬 더 강한 레이저 펄스로 압축할 수 있게 된다. 석희용 교수는 “플라즈마는 기존의 회절 거울과 같은 역할을 할 수 있고 더 이상 손상이 되지 않는 물질이므로 기존 CPA 기술의 결점을 보완할 수 있다”며 “몇 센티미터 정도 크기의 플라즈마 만으로도 엑사와트 이상의 초강력 레이저에 활용될 수 있을 것”이라고 덧붙였다.
스트라스클라이드 대학의 야로스진스키 교수는 “초고출력 레이저는 우주와 물질, 그리고 시공간의 성질에 관한 근본적인 질문에 대한 답을 찾을 수 있는 중요한 도구”라고 언급하였다. 이번 연구결과는 최첨단 이론물리학과 천체물리학에서 예측하는 다양한 현상들을 실험실에서 구현하는 데 사용될 수 있을 것으로 보인다. 레이저 핵융합 연구에도 활용 가능해 인류가 직면한 에너지 문제를 해결하는 데에도 초석이 될 수 있을 것으로 기대된다.
학술지 네이처 포토닉스(Nature Photonics)에 11월 13일 온라인 게재됐다. 용어설명 1. 처프 펄스 증폭 (CPA, Chirped-pulse amplification) 레이저 펄스를 길게 늘리고 이를 증폭한 후 다시 압축하는 과정을 통해 레이저 펄스의 순간 출력을 극대화하는 방법. 펄스를 늘리면 펄스의 진동수가 시간에 따라 증가 또는 감소하는 식으로 변하는데 이러한 펄스를 처프 펄스라 한다. 처프 펄스를 만들어 증폭을 하므로 처프 펄스 증폭 기술이라 불린다. 2. 회절 거울 거울 표면에 주기적인 격자를 새겨서 입사한 빛이 특정 각도로 반사되도록 하는 거울이다. 이 때 반사되는 각도는 입사한 빛의 파장에 따라 달라진다. 이를 이용하여 짧은 레이저 펄스를 늘리거나 다시 압축할 수 있다.
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