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35억 년에 1초가 어긋나지 않는다고 알려진, 세상에서 가장 정밀한 시계인 광시계를 맞출 수 있는 방법이 개발됐다. 미국 국립표준기술연구소(NIST) 연구팀은 레이저를 이용해 떨어져 있는 두 개의 광시계를 5시간에 40fs(펨토초, 1fs=1000조 분의 1초) 이하의 오차로 맞추는 방법을 개발했다고 ‘피지컬리뷰엑스(Physical Review X)’ 5월 11일자에 발표했다.
광시계는 1초에 91억9263만1770번 진동하는 세슘원자보다 더 빠르게 진동하는 원자를 이용한 시계로, 차세대 시간 기준으로 거론되는 기술이다. 하지만 아직 발전단계라 같은 종류의 광시계끼리 시간이 일치하는지 확인하고 맞출 수 있는 기술이 부족했다.
연구팀은 두 개의 광시계를 건물 옥상에 설치하고 4km 떨어진 지점에서 동시에 레이저를 쐈다. 이때 광시계가 내는 레이저 빛(광시계가 측정한 시간)의 파동을 1~2fs 단위로 잘게 쪼개 보냈다 (일명 ‘주파수 빗(frequency comb)’ 기술). 그리고는 도달한 두 파동의 위상차를 비교해 시간의 오차를 측정하고, 광시계에 반영했다. 여러 번 반복한 결과 두 광시계의 오차를 5시간에 40fs 이하로 줄이는 데 성공했다.
이번 실험은 광섬유를 이용한 것이 아니라 공기 중에 직접 레이저를 쏴 진행한 만큼, 바람 등 환경요인에 의해 결과가 달라질 가능성도 최소화했다. 연구팀은 “이번 연구결과가 중력파 연구와 GPS 개발 등에 도움을 줄 것”이라고 예측했다.
광시계는 1초에 91억9263만1770번 진동하는 세슘원자보다 더 빠르게 진동하는 원자를 이용한 시계로, 차세대 시간 기준으로 거론되는 기술이다. 하지만 아직 발전단계라 같은 종류의 광시계끼리 시간이 일치하는지 확인하고 맞출 수 있는 기술이 부족했다.
연구팀은 두 개의 광시계를 건물 옥상에 설치하고 4km 떨어진 지점에서 동시에 레이저를 쐈다. 이때 광시계가 내는 레이저 빛(광시계가 측정한 시간)의 파동을 1~2fs 단위로 잘게 쪼개 보냈다 (일명 ‘주파수 빗(frequency comb)’ 기술). 그리고는 도달한 두 파동의 위상차를 비교해 시간의 오차를 측정하고, 광시계에 반영했다. 여러 번 반복한 결과 두 광시계의 오차를 5시간에 40fs 이하로 줄이는 데 성공했다.
이번 실험은 광섬유를 이용한 것이 아니라 공기 중에 직접 레이저를 쏴 진행한 만큼, 바람 등 환경요인에 의해 결과가 달라질 가능성도 최소화했다. 연구팀은 “이번 연구결과가 중력파 연구와 GPS 개발 등에 도움을 줄 것”이라고 예측했다.
