[금강일보 김경락 기자] 기초과학연구원(IBS, 원장 노도영) 초강력 레이저과학 연구단 남창희 단장 연구팀은 초강력 레이저를 1.1×10의 23제곱 W/㎠ 세기로 모으는 데 성공했다고 6일 밝혔다.

10의 23제곱 W/㎠ 이상의 레이저 세기에서는 극도로 강한 전기장이 형성돼 양자전기동역학 이론이 예측하는 물리 현상을 직접 실험해 볼 수 있을 것으로 기대된다. 강력한 레이저 세기 구현을 위해서는 에너지를 가능한 한 짧은 시간과 좁은 공간에 압축해 순간적으로 최대 에너지를 내야한다. 초강력 레이저가 펨토 초동안 지속되는 이유다. 그러나 빔의 증폭·전송 과정에서 공간적인 위상 왜곡이 발생해 레이저 빔을 좁은 공간에 모으는 데는 한계가 있었다. 연구진은 이러한 문제를 해결하기 위해 대구경 변형거울과 대구경 비축포물면 거울을 제작했다. 대구경 변형거울은 레이저 빔의 파면왜곡을 높은 분해능으로 보정하는 데에, 대구경 비축 포물면 거울은 레이저 빔의 효율적 접속에 각각 사용된다.

그 결과 4 페타와트 레이저 빔을 지름 1 마이크로미터의 초소형 공간에 모을 수 있었다. 이는 이전에 같은 레이저를 지름 1.5 마이크로미터 공간에 모은 데 비해 면적 대비 2배 이상 향상된 수치다. 남 단장은 “이번 연구를 통해 IBS의 초고출력 레이저 시설이 세계 최고임을 입증했다”며 “양자전기동역학에서 예측하는 비선형 콤프턴 산란과 브라이트-휠러 쌍생성, 또 복사압 이온 가속 공정과 같은 극한 영역에서의 새로운 물리 현상들을 탐구할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구 결과는 광학 분야의 저명한 학술지 ‘옵티카 (Optica, IF 9.778)' 지에 5월 6일 온라인 게재됐다.

김경락 인턴기자 kimkr5369@naver.com