지난 2012년 이론으로 처음 제안돼 국제 물리학계의 관심을 받은 ‘시간 결정’(time crystal)이라는 특수 상태가 실험으로 구현됐다.

이론이 나온 지 5년만에 이룬 쾌거로 양자 역학 분야에 새 장을 열 것으로 기대된다. 미국 메릴랜드대와 하버드대 연구팀이 주축이 된 이번 연구 결과는 세계적 과학학술지 네이처 9일자 표지논문으로 게재됐다.

하버드팀에는 유학 중인 한국인 물리학자 최순원(30) 박사와 최준희(31) 박사가 공동저자로 참여했다.

시간 결정은 특정 조건에서 일정한 시간적 주기성을 보이는 일종의 물질 상태다. 공간적 배치에 일정한 주기성이 있는 결정(crystal)과 수학적 성질이 유사하다는 의미에서 이런 이름이 붙었다..

이번 실험은 자연에서 흔히 나타나는 ‘자발 대칭 깨짐’(spontaneous symmetry breaking)이라는 현상이 시간 이동에 대해서도 발생한다는 점을 보여줬다는 점에서 의미가 평가하고 있다.

두 연구팀은 다이아몬드와 이온을 각각 이용해 인공 원자를 만들어 실험을 진행했다.

특히 하버드팀은 다이아몬드와 그 속에 무작위로 분포된 인공원자 100만개에 마이크로파를 발사해 ‘시간 결정’의 진동을 최초로 관측했다.

하버드대 연구팀 논문의 공동 제1저자 세 명 중 실험을 주도한 최준희 씨는 “지금까지 알려지지 않았던 물질의 새로운 상태를 발견한 것”이라고 말했다.

최상현 기자/bonsang@


bonsang@heraldcorp.com