김형택, 김이종 광주과학기술원(GIST) 고등광기술연구소 연구원이 펨토초 초강력 레이저를 이용해 하전입자를 소규모 실험실 수준에서 수 기가전자볼트, 수십 메가전자볼트까지 가속할 수 있는 기술을 개발했다.
연구진은 고등광기술연구소가 보유한 30펨토초 1페타와트 레이저를 2단 기체 표적과 박막형 플라스틱 표적에 조사해 전자 및 양성자 빔의 에너지를 증폭하는데 성공했다.
연구진이 개발한 페타와트 레이저 빔과 2단 기체 표적을 사용했을 때 얻어진 전자빔 에너지는 3~4GeV로 기존 방법과 비교할 때 2배 이상 에너지 증폭이이 일어난다.
페타와트 레이저 빔을 박막형 플라스틱 표적에 조사했을 때 최고 45MeV 에너지를 갖는 양성자 빔을 얻었다.
2단계 레이저 전자 가속 기술은 향후 다단계 가속을 이용하면 10GeV급 전자빔 발생용 레이저 기반 전자가속기를 개발할 수 있음을 실험적으로 보여줬다.
연구진은 페타와트 레이저 펄스와 박막 표적을 이용하면 레이저 기반 양성자 에너지를 효율적으로 증대할 수 있음을 세계 최초로 보고했다.
레이저 기반 입자빔 가속 기술은 실험실 규모의 소규모 공간에 설치가 가능한 레이저 기반 소형 입자가속기 및 레이저 기반 차세대 탁상형 암 치료기 개발 등에 활용할 수 있다.
광주=서인주기자 sij@etnews.com
