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1분, 1초, 0.1초. 세상에서 가장 짧은 순간은 언제일까? 
최근 과학자들이 그 순간을 포착했어. 무려 247 젭토초라는데…. 
너무 순식간이라 놓칠 수도 있으니, 눈을 크게 뜨고 봐야 한다고!

빛나는 순간 ① 247젭토초 순간 파동이 번쩍! 

과학자들이 시간의 가장 짧은 단위를 측정하는 데 성공했어요. 지난해 10월 독일 뮌헨공과대학교의 레이저물리학자인 마틴 슐츠 교수팀은 수소 분자에 레이저를 쏘고, 그 과정을 관찰했어요. 레이저의 빛 입자가 수소 분자에 있는 전자와 출동하며 전자들을 분자 바깥으로 튕겨냈지요. 동시에 튕겨 나온 전자에 의해 주변에 ‘간섭패턴’이라고 불리는 파동이 만들어졌어요. 마치 호수에 돌을 던지면 돌이 떨어진 위치 주변으로 원 모양의 파동이 번져나가는 것처럼 말이에요.

연구진은 이 순간을 포착해 분석했는데, 전자 두 개가 동시에 튕겨 나온 게 아니라 시차를 두고 차례로 튕겨 나왔다는 사실을 확인했어요. 그 차이가 딱 247zs(젭토초. 1021 분의 1초) 만큼 났지요. 즉, 연구진이 247zs의 순간을 포착한 거예요. 연구를 이끈 마틴 교수는 “247zs는 지금까지 측정된 가장 짧은 순간으로, 빛 입자가 수소 분자의 한쪽 끝에서 반대쪽 끝으로 통과하는 데 걸리는 시간이라고 볼 수 있다”고 설명했어요.

빛나는 순간 ② 하늘 위로 솟은 번개가 번쩍!

구름 꼭대기에서 땅이 아닌 위를 향해 치는 번개도 있어요. 주인공은 바로 블루제트예요. 지난 1월, 덴마크 공과대학교 국가우주연구소 토르스텐 노이버트 연구원팀이 국제우주정거장(ISS)에서 블루제트를 관측하는 데 성공했다고 밝혔어요. 

번개가 발생하는 구름을 ‘뇌운’이라고 해요. 뇌운은 전기로 가득 충전돼 있는데, 대체로 뇌운의 가장 윗부분은 양전하(+)를 띠고, 맞닿아 있는 대기는 반대 극성인 음전하(-)를 띠어요. 그 결과 양전하를 띤 입자가 뇌운 윗부분에서 더 높은 성층권을 향해 이동하며 방전*이 발생하죠. 그럼 전하 입자와 대기의 분자가 충돌하면서 이온화되며 푸른빛을 내는 블루제트가 나타나지요.

연구팀은 지상의 뇌운에서 더 높은 대기를 향해 치는 번개나 섬광을 고층대기에서 관측하기 위해 지난 2018년 국제우주정거장에 특수고속카메라인 고층대기번개 관측기(ASIM)를 설치했어요. 그리고 2019년 2월 나우루 섬 주변 남태평양을 가로지르는 폭풍 속에서 우연히 블루제트를 관측한 거예요. 대기물리학자인 솔스텐 뉴버트는 “16km 높이의 구름 꼭대기에서 10μs(마이크로초·1μs는 100만 분의 1초) 동안 밝게 빛나는 푸른빛의 섬광*을 관측했다”며, “이 제트가 고도 약 52km까지 솟아올랐다”고 설명했습니다.  

용어정리

*방전 : 전기를 띠고 있는 물체가 전기를 잃는 현상.
*섬광 : 짧은 순간에 발생하는 강력한 빛.