강력한 레이저에 더해진 첨단 X-선 기술은 선명한 원자 세계를 보여줄 것으로 기대된다. 스탠퍼드 대학교 SLAC 국립가속기 연구소는 18일(현지 시간) 방사광 가속기 LCLS-ll(이하 LCLS-ll)를 성공적으로 개량했다고 밝혔다. 세계에서 가장 강력한 X선 출력 기기로 평가된다.미국 에너지부(DOE)의 지원을 받은 사업이었다.자유전자 X선 레이저(XFEL) 기능을 개선해 향후 양자 세계를 더 정밀하게 파악할 수 있을 것으로 기대했다.

그레그 헤이스 LCLS-ll 담당자는 이번 개조 작업을 "10년이 넘는 작업의 정점이다"고 평가했다. 그는 "완전히 새로운 작동 태세에서 X선 레이저 광선을 생성하기 위해 LCLS-ll의 모든 구성요소가 조화를 이루는 모습을 보여준다"고 설명한다.

비록 레이저라는 명칭이 붙었지만 LCLS-ll는 빛을 생성하는 장치보다는 거대한 현미경에 가깝다. 전원을 켜면 밝은 X선을 생성해 전자, 원자, 분자가 어떻게 행동하는지 세부적으로 관찰할 수 있다.

LCLS-ll는 개조하기 전 2009년 세계 최초로 X선을 레이저 빠르기로 발사한 방사광가속기이기도 하다. 당시에도 강력한 성능을 자랑했지만 개선 이후 강력함은 세계 최고 수준이다. LCLS-ll는 초당 100만 회에 달하는 X선 펄스를 생성할 수 있다. 또한 이전보다 1만 배 밝은 빛을 제작해낸다. 37개 극저온 모듈로 주변 환경을 영하 456도까지 냉각할 수 있는 초전도 가속기로 빛을 생성한다.

과학자들은 새 설비로 양자 물질을 연구할 계획이다. SLAC 연구소는 LCLS-ll로 양자가 가진 직관에 반하는 속성을 더 정확히 파악할 수 있을 것으로 희망한다. 개발진은 "단백질의 복잡한 춤사위부터 광합성의 구조에 이르기까지 LCLS-ll는 생물학적 과정을 전례 없이 상세하게 밝혀줄 것이다"고 강조했다.

/ 파퓰러 사이언스 제공science@popsci.co.kr