첫돌파!

11월22일 중국과학기술대학에 따르면 펑신화 교수팀은 독일 과학자들과 협력해 새로운 초령민성 양자 정밀측정 기술을 개발해 암흑물질 실험에 직접 활용, 기존 국제 최고 수준보다 최소 5단계 이상 향상시켜 국제적으로 가장 강력한 우주 천문학적 한계를 처음으로 돌파했다.관련 성과는 '자연·물리학'에서 온라인으로 발표됐다.
 
우주물질 구성의 대부분은 암흑물질로 약 85%를 차지하며 우리가 흔히 알고 있는 일반물질은 약 15%에 불과하다.이런 신비한 암흑물질 입자를 찾기 위해 국가급, 나아가 세계적인 암흑물질 탐사를 위한 실험탐사 계획을 여러 나라가 배치하고 있지만 아직까지 암흑물질의 존재에 대한 직접적인 증거는 찾지 못하고 있다.
 
펑신화 연구팀은 기체 제논과 루비듐 원자를 혼합한 증기실을 이용해 초고감도의 새로운 핵자율 측정 기술을 개발해 국제 최고 감도의 핵자율 센서를 구현했다.이 작업은 새로운 스핀 증폭 효과를 보도했는데, 그 확대 메커니즘은 이전 메커니즘과 완전히 다르다.이 기술은 레이저로 루비듐 원자의 증기를 선제적으로 녹인 뒤 루비듐을 기체 제논 원자와 스핀 교환으로 충돌시켜 제논 원자의 핵 자선을 극화하는 것이다.신기술은 전통 열극화 방법보다 광극화 방법을 이용해 0.3에 가까운 자전극화도를 얻었다.전통적으로 제논 원자를 외부탐사하는 방법이었지만 신기술은 루비듐 원자와 제논 원자의 무작위 스핀 교환을 통해 충돌하면 제논 원자의 신호를 민감하게 읽어낼 수 있어 장치의 부피와 복잡도를 최소화했다.이 물리적인 메커니즘을 바탕으로 연구진은 자기장 양자 증폭기를 고안하고 이 스핀 증폭기를 그룹의 발전된 원자자력계와 결합해 원자자력계의 자기탐지 감도를 100배 높였다.
 
암흑물질과 원자핵의 극히 미미한 상호작용을 예측하는 다량의 이론은 원자핵 스핀에 미세한 자기장인 '위자장'을 가하는 것과 같다.초영민 자기장 탐지장치를 이용해 이 미세한 위자장을 검사해 암흑물질 입자의 존재 징후를 찾을 수 있다.펑신화 연구팀은 암흑물질에서 나오는 '위자장'을 스핀 증폭기로 확대해 암흑물질의 탐지 감도를 크게 높였다.기존의 대형 암흑물질 과학장치에 비해 테이블 사이즈의 공간 배치만 있으면 된다.
 
양자 정밀측정 기술과 암흑물질 탐사의 교차 융합을 잘 보여주는 성과로 우주천문학, 입자물리학, 원자분자물리학 등 여러 기초과학의 폭넓은 관심을 불러일으킬 것으로 기대된다.