[online]소형 입자가속기 개발 길 열렸다
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작성일 23-04-09 13:24
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지난 2001년 설립된 국내 유일의 광과학기술 전문 연구소인 고등광기술연구소는 100 테라와트(1 Terawatt=100조 와트)급 극초단 초고출력 레이저 시설을 보유했다. 연구소는 1.5 x 1.2 ㎡의 크기를 갖는 소형 사각 챔버 내에서 1 GeV의 고에너지 전자빔을 발생시켰다.
좁은 선폭의 단일 에너지 전자빔도 습득할 수 있을 것으로 연구팀은 기대했다.
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소형 입자가속기 개발 길 열렸다
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소형 입자가속기 개발 길 열렸다
이에 따라 대형 입자가속기 시설의 규모를 획기적으로 줄이고, 높은 에너지로 안정적으로 전자를 가속할 수 있는 탁상용 소형 전자가속기 등을 개발도 가능해질 전망이다.
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소형 입자가속기 개발 길 열렸다
이종민 소장은 “앞으로 LWFA 가속기술을 활용할 경우 테이블에 올려놓을 정도의 소형 전자가속기 실용화도 가능해질 수 있다”면서 “내년에는 2 GeV이상의 고에너지를 갖는 안정된 전자빔 가속을 달성하는 등 초강력 레이저를 이용한 다양한 응용연구를 추진할 계획”이라고 말했다.
광주=김한식기자 hskim@
높은 에너지를 얻기 위해 수 ㎞까지 필요한 대형 입자 가속기의 규모를 소형 탁자 크기로 줄일 수 있는 길이 열렸다.
LWFA은 고출력 레이저 펄스를 이온화된 가스 상태인 플라즈마에 조사해 레이저 펄스와 같은 방향으로 진행하는 플라즈마 파동을 발생시키고, 이 플라즈마 파동에 전자빔을 실어 가속시키는 기술이다.
광주과학기술원(GIST·원장 선우중호) 고등광기술연구소(소장 이종민)는 자체 연구시설을 기반으로 레이저 플라즈마를 이용해 탁자크기의 면적에서 기가전자볼트 (GeV·1억 전자볼트)의 에너지를 갖는 안정된 전자빔 가속에 성공했다고 12일 밝혔다. 2010년에는 페타와트(1 Petawatt=1000조 와트)급 극초단 광양자빔 연구시설 구축을 목표(目標)로 세웠다. 훨씬 작은 규모의 시설로도 GeV 이상의 높은 에너지까지 전자를 가속할 수 있다. 이 연구성과는 향후 고에너지 물리 연구용 차세대 소형 가속기 개발과 고에너지 전자빔을 이용한 X선으로 물질의 내부 구조를 원자 및 분자수준에서 관찰하는 등 기초 연구에 활용될 전망이다.
기존 대형 가속기 시설은 GeV 이상의 높은 에너지까지 전자를 가속시키기 위해 가속길이가 수백m에서 수㎞까지 달해야 했다.
연구소는 레이저 웨이크필드 가속(LWFA·Laser Wakefield Acceleration) 기술을 이용해 전자를 1 GeV까지 가속하는데 성공했다.
소형 입자가속기 개발 길 열렸다
이 LWFA 기술을 이용할 경우 기존 시설보다 수천 배 이상 강한 전기장으로 전자빔을 가속할 수 있다.
