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세계에서 가장 강력한 X 선 레이저



(View into the 2.1-km long accelerator tunnel of the European XFEL with the yellow superconducting accelerator modules hanging from the ceiling(Credit: DESY/D. Nölle))

(First Laser Light at the European XFEL, recorded by an X-ray detector at the end of the tunnel(Credit: DESY))


 독일 함부르크에 세계에서 가장 강력한 X선 레이저인 European X-ray Free Electron Laser (XFEL)이 완공되었습니다. 3.4km 길이의 거대한 장치를 통해 0.8nm 파장이 자유 전자 레이저를 발사하는데, 현재는 초당 1회 정도지만 앞으로 제성능을 발휘하게 되면 초당 27,000회 정도 펄스 레이저를 방출할 것입니다. 


 X선 자유 전자 레이저의 원리는 기본적으로 입자가속기 (synchrotron)과 비슷합니다. 2.1km의 강력한 초전도체가 만드는 자기장을 통과하면서 광속에 가까운 속도로 가속된 전자가 특정 파장의 강력한 X선 파장 레이저를 내는 것이 그 원리입니다. 이를 통해서 달성하고자 하는 것은 입자를 파괴해서 소립자 세계를 탐구하는 것이 아니라 원자의 모습을 파악하는 것입니다. 


 XFEL의 파장은 원자의 크기와 거의 유사해서 분자를 이루는 각 원자의 모습을 정확하게 파악할 수 있습니다. 이를 통해 화학 구조의 이해와 신물질, 신약 개발에 큰 도움이 될 것으로 기대됩니다. XFEL의 강력한 에너지는 행성 내부의 극단적인 조건에서 일어나는 화학 반응을 시뮬레이션 할 수 있을 정도로 크다고 하네요. 


 물론 그렇다고 해서 바로 성과가 나오는 것은 아니지만, 이렇게 거대과학을 통해서 밝혀진 여러 가지 사실들이 과학을 발전시키고 우리의 삶을 바꿔나가고 있습니다. 


 참고  


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