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우주 역사 140억 년 동안 20분의 1초의 오차도 허용하지 않는 핵시계가 개발됐다.

호주 뉴사우스웨일즈대(NSWU) 이론물리학 연구진과 미국 과학자들은 원자핵 주위를 도는 중성자의 움직임을 응용한 새로운 핵 시계 시스템을 개발했다고 ‘물리학 리뷰’ 최신호에 발표했다.

연구진이 이번에 개발한 핵 시계는 현재 가장 수준 높은 정확도를 보이는 원자 시계보다 100배 가량 더 정확하다. 이를 활용하면 기초 물리 이론을 검증하는 실험의 정확도를 더욱 높일 수 있을 것으로 전망했다.

원자 시계는 원자 주위를 도는 전자를 시계 추로 사용한다. 연구진은 레이저를 이용해 전자가 도는 방향을 매우 특수한 방법으로 조절했다. 이를 통해 원자핵 주위를 회전하는 중성자를 시계 추로 사용하는 방법을 고안했다. 원자시계가 아닌 이른바 ‘원자핵 시계’의 탄생이다. 중성자가 전자보다 원자핵에 가깝게 연결돼있기 때문에 외부 간섭에 영향을 덜 받는다. 때문에 상대적으로 느슨하게 묶인 전자를 이용하는 원자시계와 달리 진동률이 더 정확하다는게 연구진의 설명이다.

연구진은 이 시계의 정확도가 소수점 아래 19자리까지 이를 수 있다고 밝혔다.

현재 사용되고 있는 원자시계는 매우 정밀하기 때문에 GPS 내비게이션 시스템에서 고대역폭 주파수의 데이터 송신, 기초물리 이론 가설 실험, 입자 가속기의 시스템 동기화 등 수많은 첨단 분야에 이용되고 있다. 하지만 지금의 원자시계 정확도가 한계에 다다랐으며 훨씬 더 정밀한 시계가 필요해지고 있다.

연구진을 이끈 플람바움 호주 NSWU 교수는 “이번 원자 핵 시계 개발로 정확도에 있어서 한계를 보이고 있는 다양한 영역에서 활용할 수 있을 것”이라고 강조했다.