동아사이언스

장마가 끝나고 무더위가 본격적으로 기승을 부리는 8월이면 전력 사용량이 폭증한다. 기온을 낮추고자 냉방 장치를 가동하기 때문이다. 단 몇 도만 낮춰도 노약자들이 폭염으로 숨지는 확률을 크게 낮출 수 있다. 그런데 무려 300도 이상 온도를 낮추느라 고군분투하는 사람들이 있다. 극저온을 연구하는 물리학자들이다. 이들은 우주보다 차갑고 입자까지 얼어붙는 궁극의 저온을 만들기 위해 노력하고 있다. 물리학에서는 일상에서 주로 쓰는 섭씨 온도와 다른 온도를 기준으로 쓴다. 섭씨 영하 273.15도를 기준점으로 삼는 ‘절대온도’...

2000년대 들어 격년으로 노벨 과학상을 받다시피 하다 보니 일본인 수상자가 25명에 이른다. 이 가운데 필자가 가장 깊은 인상을 받은 사람은 2008년 물리학상 수상자인 마스카와 도시히데 나고야대 교수다. 1940년생인 마스카와 교수는 수상자로 선정될 때까지 평생 외국을 한 번도 가본 적이 없다고 한다. 관련 분야(물질·반물질 비대칭성)의 대가임에도 영어를 못해 국제학회에도 참석하지 않았다. 심지어 노벨상 수상식에도 안 가겠다고 해 주변 사람들이 애를 먹었다는 후문이다. 대학원 때나 기자를 할 때 외국 명문대에서 유학하고 외국...

생체 분자를 관찰할 때 사용하는 극저온 전자현미경은 세포를 냉각시켜 영하 200도 이하에서 관찰한다. 하지만 극저온에서는 세포 속 수분이 얼음 결정으로 바뀌어 정확히 관찰하기가 어려웠다. 최근 스위스 취리히연방공대와 취리히대 등 공동연구팀은 특수한 지질과 물을 합성해 극저온에서도 얼지 않는 물을 개발했다고 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’ 4월 8일자에 발표했다. 이를 극저온 전자현미경에 적용하면 세포를 온전한 상태로 관찰할 수 있다. 연구팀은 구멍의 지름이 1nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m)보다 작은...

아무렇게나 날아다니는 초파리를 가둬놓은 걸까. 국제학술지 사이언스는 투명한 상자 안에 갇혀 있는 작은 분자들의 모습을 22일자 표지에 실었다. 작은 분자들은 상자를 열기만 하면 바로 쏟아져 나올 것처럼 이리저리 떠다니고 있다. 이 그림은 절대영도에 가까운 극저온에서 분자를 매우 차갑게 냉각시켜 형성한 페르미온 분자(진짜 분자는 아니지만 두 원자가 화학결합을 한 강하게 상호작용하는 쌍)들의 모습을 나타낸 것이다. 페르미온은 파울리 배타 원리에 따라 하나의 양자 상태에 단 하나의 분자만 허용된다. 그러면 무리를 짓지 않고 비교...

양자 통신은 뚫을 수 없는 보안성을 갖춘 미래 기술로 주목받는다. 하지만 지금의 광통신처럼 세계가 양자 통신망으로 연결되려면 아직 갈 길이 멀다. 특히 빛(광자)에 담은 양자 정보를 저장했다 오류없이 출력하는 이른바 양자 메모리 기술 발전이 급선무다. 최근 미래 양자 메모리 소재로 원자번호 70번의 희토류 원소 이터븀(ytterbium)이 유력하다는 주장이 제기됐다. 현재 스마트폰이나 디스플레이에서 나오는 약 1MHz의 고주파수 대역 전파환경에선 양자 메모리를 저장하기 어려웠다. 이터븀이 이런 문제를 해결할 수 있다는 얘기다. 스위스 ...

엘리베이터를 타면 종종 전화가 끊어진다. 통신 전파를 엘리베이터의 금속성 물질이 차단하기 때문이다. 일반적으로 중계기를 장착해 이런 문제를 해결한다. 국내 연구팀이 물결 무늬만 금속에 새겨도 전파 소통이 원활해지는 현상을 새로 발견했다. 금속이 전파를 통과시키게 돕는 전자기 유도 투과 (이하 EIT) 방식이다. 변영재 UNIST 전기전자컴퓨터공학부 교수팀은 20일 금속 절연체에 새겨진 직사각형 안에 파도 물결과 닮은 사인곡선을 반복적으로 그려넣으면 특정 주파수의 전파가 통과할 수 있음을 발견했다고 밝혔다. EIT는 물질을 이루...

작은 원핵세포에서 탄생한 생명은 인간을 포함한 다양한 동물로 진화 과정을 거쳤다. 최초의 생명체와 그들이 살았던 곳은 어디일까? 해저 화산 주변의 뜨거운 구덩이(이하 열수구)와 그 곳에서 생활한 극한미생물은 가장 유력한 후보다. 생명 탄생 시점으로 추정되는 약 38억년 전 지구에는 고등 생물의 활동에 필수적인 산소가 대기가 바다에 없었다. 이 때문에 학계에선 무산소 호흡을 하거나 질소나 황 등을 에너지원으로 쓰는 미생물들이 먼저 탄생했을 것으로 의견을 모은다. 현재도 이와 같은 환경이 유지되는 해저 열수구에 처음 출현했던 생...

이번 주 ‘네이처’ 표지에는 새롭게 개선된 메이저(maser, microwave amplification by stimulated emission of radiation)의 모습이 실렸다. 레이저의 원조 격인 메이저는 마이크로파 영역의 전자기파를 발진·증폭하는 장치다. 레이저는 마이크로파를 빛으로 바꾼 장치라고 할 수 있다. 다양하게 활용되고 있는 레이저와 달리 메이저는 영하 270도 수준의 극저온, 진공 환경에서만 구동할 수 있고 연속 사용이 불가능한 탓에 그동안 활용에 제약이 따랐다. 이런 가운데 조나단 브리즈 영국 임페리얼컬리지런던 교수팀은 중국...

과학저널 사이언스는 ‘2017년을 빛낸 과학계 10대 사건’ 1위로 세계 과학자 3674명이 지상의 모든 관측 수단을 총동원해 중성자별 충돌 현상을 최초로 관측한 연구 성과를 꼽았다. 지구에서 약 1억3000만 광년 떨어진 지점에 있던 중성자별 2개가 나선형을 그리며 서로 가까워지다 충돌을 일으킨 후 하나로 병합됐다는 사실을 밝혔다. 두 별의 질량은 각각 태양의 1.36∼1.60배, 1.17∼1.36배로 추정된다. <1> 다중신호 천문학, 중성자별 충돌 현상 규명 8월 17일 레이저중력파간섭계연구소인 미국의 라이고(LIGO)와 유럽의 비르고(VIRGO)는 새...

우리나라가 중이온가속기 핵심 장치인 ‘저에너지구간 초전도가속모듈’의 성능시험에 성공했다. 이로써 한국은 미국, 독일, 일본 등에 이어 세계 8번째로 초전도가속모듈을 자체적으로 설계, 제작하고 성능 검증까지 할 수 있는 국가가 됐다. 미래창조과학부는 기초과학연구원(IBS) 중이온가속기건설구축사업단이 2021년 가동 목표로 구축 중인 중이온가속기 ‘라온(RAON)’의 저에너지구간 초전도가속모듈 성능시험을 성공적으로 마쳤다고 12일 밝혔다. 중이온가속기는 수소보다 무거운 입자를 가속, 충돌시켜 의료기기나 신소재 개발 등 첨단 ...