GIST, 미·중·유럽도 못한 '강력장 양자전기역학 현상' 세계 최초 입증

(광주=뉴스1) 조영석 기자 = 그동안 이론적으로만 연구되어 오다 최근에야 관련 실험 연구가 시작된 강력장 양자전기역학 현상을 국내 연구진이 최초로 입증했다.

광주과학기술원(GIST)은 물리‧광과학과 남창희 교수와 고등광기술연구소 성재희 수석연구원 연구팀이 초강력 레이저를 이용, 강력장 양자전기역학 현상인 '비선형 콤프턴 산란'을 실험적으로 입증했다고 21일 밝혔다.

이번 연구 성과로 강한 세기의 빛-물질 상호작용에 대한 기존의 실험적 한계를 획기적으로 극복했을 뿐만 아니라 우주에서 일어나는 천체 현상을 지상에서 구현할 가능성을 열었다.

'비선형 콤프턴 산란'은 보통 전자 한 개와 광자 한 개가 충돌하는 것과 달리 빛이 충분히 세면 전자 한 개와 많은 수의 광자가 동시에 충돌, 고에너지 광자 한 개가 발생하는 것을 말한다.

비선형 콤프턴 산란을 실험적으로 입증하기 위한 연구가 10여 년 전부터 유럽, 미국, 중국 등 초강력 레이저 시설을 보유한 그룹에서 추진돼 왔으나 간접적인 증거나 빛이 충분히 세지 못한 영역에서의 결과만 제시됐다.

연구팀은 이번 연구를 통해 초강력 레이저를 이용하여 빛의 세기가 극히 강력한 영역에서 비선형 콤프턴 산란을 직접적으로 실증, 빛-물질 상호작용의 새로운 탐구 영역을 개척했다.

남창희 교수는 "초강력 레이저를 이용한 빛-물질 상호작용의 연구를 통해 다양한 천체 현상을 지상에서 구현, 지금까지 제시된 이론적 예측을 확인하고 새로운 물리 현상을 발견할 수 있을 것으로 기대 된다"고 말했다.

연구 결과는 광학 분야의 국제 학술지 '네이처 포토닉스(Nature Photonics)'에 지난 14일 온라인 게재됐다.

kanjoys@news1.kr