|
|
| 울산과기원, ‘물질파 현상’ 이유를 밝혀 |
|
| 빛의 파동에서는 파장이 같으면 회절 패턴이 동일하다 |
| |
한국에너지절약신문 
|
| |
|
|
| ▲ ‘물질파현상’ 이유를 밝혀낸 조범석 UNIST 자연과학부 교수. (사진제공=UNIST) © 한국에너지절약신문 | |
UNIST(울산과기원, 총장 : 정무영) 연구진이 포함된 국제 공동연구진이 원자보다 작은 세계에서는 일어나는 ‘물질파 현상’의 이유를 밝혔다. 물질파는 원자나 분자처럼 물질을 이루는 입자가 보이는 파동성을 뜻한다.
조범석 UNIST 자연과학부 교수와 독일 프리츠 하버 연구소(FHI)의 빌란 쇌코프 박사는 동일한 파장을 가지는 입자 3가지를 관측한 결과를 3월 19일자 ‘사이언스 어드밴스(Science Advances)’에 발표했다. 이 결과에는 물질파와 빛이 비슷한 성질을 보이는 데 ‘양자반사’가 기여한다는 내용이 들어있다.
파동(wave)은 물이나 공기 등에서 운동이나 에너지가 전달되는 현상이다. 호수에 돌멩이를 던진 지점부터 퍼져나가는 물결을 생각하면 된다. 이런 파동은 진행경로에서 장애물을 만나면 직진경로로 가는 것이 아니라 휘어져 돌아 들어간다. 이를 회절(Diffraction)이라고 하는데, 빛의 파동에서는 파장이 같으면 회절 패턴이 동일하다. 빛에서 파장이 모든 성질을 결정하기 때문이다.
하지만 물질파에서는 파장이 같더라도 입자가 다를 수 있고, 이럴 경우 회절 패턴도 달라진다. 그 이유는 물질파에서 파장은 입자의 속도와 질량을 조합해 얻는데, 두 요소를 조합하면 동일한 파장을 얼마든지 만들 수 있기 때문이다. 일례로 동일한 파장을 가지는 헬륨과 중수소가 결정 표면에서 산란할 때 완전히 다른 회절 패턴을 나타낸다.
연구진은 헬륨 원자와 헬륨 이합체, 중수소 분자의 질량과 속도를 조합해 동일한 파장을 만들었다. 이후 각각을 분자 빔(beam)으로 만들어 고전광학용 회절판에서 산란시켰다. 물질파가 장애물을 만났을 때 어떻게 회절되는지 살피기 위해서다.
조 교수는 “여러 조건에서 각각의 물질파를 관측한 결과, 파장만이 회절 패턴을 결정한다는 결론을 내렸다”며 “회절 패턴에 대한 이러한 보편적인 현상은 양자역학의 기본 원리인 양자반사에서 그 원인을 찾을 수 있었다”고 설명했다.
양자반사는 양자역학이 작용하는 미시세계에서 나타나는 현상이다. 바닥에 떨어뜨린 물질이 표면에 닿지도 않고 튕겨져 나올 수 있다. 이번 실험에서 물질파가 회절판에서 산란될 때 표면과 상호작용하면서 양자반사가 일어났다. 이에 입자 자체가 다르거나 질량이나 속도 등이 달라도 회절 패턴을 동일해진 것이다.
조 교수는 “입자의 파동성은 고등학교 물리 시간에, 양자반사는 모든 물리학과 학생이 양자 물리학 시간에 배우는 내용”이라며 “빛과 물질파의 유사성이 양자반사 현상으로 유지된다는 점을 이해하는 건 기초 물리학에서 매우 중요한 일”이라고 전했다.
그는 이어 “이번 연구는 빛과 물질파의 차이점이 극복되는 결과를 얻어냈다는 데 의미가 있다”며 “물질파에 대해 아직 밝혀지지 않는 현상들을 이해하는 초석이 될 것”이라고 덧붙였다.
이번 연구는 미래창조과학부의 우수신진연구자 지원사업과 UNIST의 미래전략과제의 지원을 받아 수행됐다. 조범석 교수는 포스코 청암재단의 사이언스 펠로쉽에 선정되기도 했다.
/박소원 기자
|
|
| |
|
|
| |
|
|
| 기사입력: 2016/04/24 [16:17] 최종편집: ⓒ 한국에너지절약신문 |
|
|
| |
 |
기사 내용과 관련이 없는 글, 욕설을 사용하는 등 타인의 명예를 훼손하는
글은 관리자에 의해 예고 없이 임의 삭제될 수 있으므로 주의하시기 바랍니다. |
|
|
|
관련기사목록
|
|
 |
[학계뉴스] 한국광기술원, ‘광의료 심포지움’과 ‘광융·복합 신산업 토론회’ 개최 |
한국에너지절약신문 |
 2017/07/07/ |
|
[학계뉴스] 부산대, ‘태양광발전 시스템 설계 및 시공’ 강좌 개최 |
한국에너지절약신문 |
2017/05/08/ |
|
[학계뉴스] 울산과기원, ‘은 나노와이어'로 투명전극을 만들 수 있는 기술 개발 |
한국에너지절약신문 |
2017/05/08/ |
|
[학계뉴스] 충남연구원, 번역서 ‘인구감소 시대의 공공시설 개혁’ 펴내 |
한국에너지절약신문 |
2017/05/05/ |
|
[학계뉴스] 코리아텍 산학협력단, ‘연구장비공동이용지원사업’ 8년 연속 선정 |
한국에너지절약신문 |
2017/02/24/ |
|
[학계뉴스] 울산과기원, 박기복 교수팀 ‘꿈의 다이오드’ 개발 |
한국에너지절약신문 |
2017/02/20/ |
|
[학계뉴스] 동명대 건축공학과 김성재·이수진 학생, ‘BIM Work 공모전’ 대상 |
한국에너지절약신문 |
2016/09/05/ |
|
[학계뉴스] ‘대한민국 조명의 태두’ 지철근 박사, 88세를 일기로 서거 |
한국에너지절약신문 |
2016/06/07/ |
|
[학계뉴스] 서울대 윤의준 교수-경희대 김선경 교수 연구팀, LED 원천기술 개발 |
한국에너지절약신문 |
2016/06/07/ |
|
[학계뉴스] 코리아텍, 올해 ‘산업기술기반구축사업 주관기관’으로 선정돼 |
한국에너지절약신문 |
2016/05/25/ |
|
[학계뉴스] 울산과학기술원, 가볍고 단단한 소재 개발 |
한국에너지절약신문 |
2016/04/25/ |
|
[학계뉴스] 울산과기원, ‘물질파 현상’ 이유를 밝혀 |
한국에너지절약신문 |
2016/04/24/ |
|
[학계뉴스] 건국대, 신공학관 신축 건물 완공 앞둬 |
한국에너지절약신문 |
2016/04/22/ |
|
[학계뉴스] 한림대, 산학협력의 중추 ‘산학협력관’ 오픈 |
한국에너지절약신문 |
2016/04/11/ |
|
[학계뉴스] 울산과기원, ‘메타물질 광전극’ 개발 |
한국에너지절약신문 |
2016/04/06/ |
|
[학계뉴스] 건국대 김학성 박사, ‘세계에서 가장 얇은 광원’으로 기네스북 등재 |
한국에너지절약신문 |
2016/04/06/ |
|
[학계뉴스] 닥터지 검안연구소, 세계적 규모의 광학전 ‘DIOPS 2016’ 참가 |
한국에너지절약신문 |
2016/02/02/ |
|
[학계뉴스] 대구가톨릭대, 생명의 가치를 생각하는 특별한 공연 개최 |
한국에너지절약신문 |
2016/01/29/ |
|
[학계뉴스] 울산과기원, 은 나노와이어 정렬로 차세대 투명전극 상용화 |
한국에너지절약신문 |
2016/01/08/ |
|
[학계뉴스] 재료연구소, 세라믹 3D프린터 및 프린팅 공정기술을 국내 최초로 개발 |
한국에너지절약신문 |
2015/12/25/ |
|
|
|
|
|
|
