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2023년 노벨 물리학상은 레이저로 아토초(100경분의 1초) 단위의 짧은 펄스를 만들어 전자의 움직임을 포착하는 데 기여한 세 과학자에게 돌아갔다. 더 짧고, 더 강한 레이저는 원자에서 아주 빠른 속도로 벌어지는 현상을 관측하고 우주 초기의 극한환경을 연구하는 등 현대 과학의 다양한 질문을 해결하는 데 활용된다.

이 같은 레이저 연구의 최전선을 보고 느끼는 과학동아 랩투어가 10월 27일 개최됐다. 전국 각지에서 모인 독자 7명이 광주 북구에 위치한 기초과학연구원(IBS) 초강력 레이저과학 연구단에서 세계에서 가장 센 레이저를 눈으로 확인했다.

IBS 초강력 레이저과학 연구단은 2016년 4페타와트(PW1PW는 1000조 W) 출력의 레이저를 개발하면서 세계 최고 출력 레이저의 타이틀을 거머쥔 곳이다. 이 기록은 7년이 지난 2023년까지도 깨지지 않고 있다. 초강력 레이저과학 연구단에선 2023년 노벨 물리학상의 주인공이 된 아토초 레이저 연구뿐만 아니라 그보다도 더 짧은 펄스인 젭토초(10해분의 1초) 펄스 연구도 활발하다.

“초강력 레이저는 21세기 새로운 과학적 발견을 이끌어낼 엔진 역할을 할 겁니다. 이곳 초강력 레이저과학 연구단은 강력한 빛으로 새로운 물리학을 연구하고 있죠.”

김철민 연구위원의 강연으로 랩투어가 시작됐다. 초강력 레이저의 핵심 원리 ‘처프 펄스 증폭(CPAChirped Pulse Amplification)’부터 앞으로 초강력 레이저가 활용될 분야까지, 레이저과학 전반에 대한 강연이 끝나자 독자들의 질문이 쏟아졌다. “레이저로 핵융합을 할 수도 있나요?” “레이저는 어떻게 만드나요?” 김 연구위원은 질문에 하나하나 답하며 “미래 과학자가 될 여러분에게 오늘의 랩투어가 좋은 자양분이 되길 바란다”고 말했다.

백문이 불여일견이기에, 랩투어

“한국에 세계에 견줄 레이저 연구시설이 있다는 걸 오늘 견학을 통해 알아갔으면 좋겠어요. 레이저가 눈에 위험하니 실험을 하지 않는 정비 시간에 잠시 실험실에 들어갈 겁니다. 특별한 기회니까 잘 보고 주변 친구들에게도 이야기해 주길 바랍니다.”

남창희 연구단장과 인사를 나누고 세계에서 가장 강한 레이저가 있는 페타와트 레이저 실험실로 향했다. IBS 초강력 레이저과학 연구단의 실험공간에 들어가기 위해선 방진복을 착용하고 에어샤워를 거쳐 먼지를 제거해야 한다. 공기중에 떠 있는 수증기나 먼지가 실험에 방해가 되기 때문이다. 흰 방진복을 입은 독자들은 윤혁 연구위원의 안내를 따라 실험실에 입장해 레이저 출력기나 증폭기, 레이저로 핵융합을 연구하는 고체 타겟 레이저 등의 장치를 집적 들여다봤다.

랩투어에 참가한 이하은(서울 대도초 5) 독자는 “원형 챔버, 렌즈, 거울과 같은 장치를 직접 보니 인상깊었다”면서 “지금껏 레이저에 대한 궁금증을 책만으로 풀기 아쉬웠는데, 직접 보고 설명을 들으니 신기했다”고 했다. 조영준(순천 왕운중 1) 독자는 “세계 최강의 4페타와트 레이저를 만들어내는 시설을 눈앞에서 보고 설명을 들으며 질문도 할 수 있어 즐거웠다”면서 “이런 시설은 늘 미국에 있을 거라 생각했는데, 제가 사는 순천에서 가까운 곳에 세계 최강의 레이저가 있다니 뿌듯한 마음이 들었다”고 소감을 밝혔다.