실리콘원자의 정밀 원자분광(Fine Spectroscopy of Neutral Silicon Atoms)

전문가 제언

□ 1997년 노벨 물리학상을 받은 필립스(W.D.Philips) 박사가 1985년 처음으로 레이저 냉각원리를 실험으로 확인하였다. 공동수상자인 추(S.Chu) 교수는 1985년 3차원 공간에서 움직이는 원자를 냉각하기 위해 6방향에서 레이저 빛을 쪼여주는 실험을 성공하였다. 그 후 레이저를 이용한 원자의 냉각 및 포획 연구는 전 세계적으로 진행되었고 현재 이런 형태의 레이저 냉각장치는 국내외적으로 많이 이용되고 있다.

□ 필립스 박사는 추 박사의 실험 장치를 개선해 원자의 온도를 도플러 효과를 이용한 것보다 6배 정도 더 낮은 온도를 얻어 1988년에 발표하자, 세 번째 공동수상자인 코엔타누지(Cohen Tanoudji) 교수와 추 교수는 서로 독립적으로 거의 동시에 필립스 박사의 실험을 재확인하였다. 이들 두 교수는 이 현상을 새로운 레이저 냉각원리로 설명하였는데 원자는 두 개의 에너지 상태를 가지는 간단한 구조가 아니라, 여러 에너지 상태를 갖는 복잡한 구조라는 것이다. 여기서 코엔티누지 교수는 거의 정지 상태에 있는 가장 낮은 온도의 원자인 상온보다 10억 배 정도 낮은 온도로 현재 자연계에서 가장 낮은 온도를 얻을 수 있었다.

□ 지금까지는 레이저 냉각에 관한 연구는 주로 알칼리금속, 알칼리토류금속, 준안정상태인 희소가스원자에 제한되었다. 기존의 레이저에서는 레이저 냉각의 필요조건에 만족할 수 없는 자외선 영역에서 공명파장을 가진 원자 중에 반도체 공학에서 중요한 실리콘과 게르마늄이 있다.

□ 본고에서는 음극 물질에 실리콘 원자를 함유시킨 홀로캐소드램프를 이용하여 광갈바니 분광을 한 실리콘 원자 레이저 냉각천이 33P1→43P00에서 스펙트럼 넓이, 홀로캐소드램프에 걸리는 방전전압, 광갈바니 스펙트럼의 파워 등에 대해 설명하고 있다. 향후 실리콘 원자의 광갈바니 분광 및 실리콘 원자 빔의 포화흡수 분광으로 도플러가 없는 고분해 분광을 할 수 있게 되고 심 자외선 간섭광의 레이저 주파수를 실리콘 원자의 자연 폭 내에서 정밀하게 조정하면 실리콘 원자의 레이저 냉각이 실현될 것으로 사료된다.

저자

Akira KUNIEDA ; Hiroshi KUMAGAI ; Tetsuaki IWANE ; Satoru SHIMIZU (etc.)

자료유형

원문언어

일어

기업산업분류

기초과학

연도

2004

권(호)

32(7)

잡지명

레이저연구(D212)

과학기술
표준분류

기초과학

페이지

469~474

분석자

오*섭

분석물

• 실리콘원자의 정밀 원자분광.pdf [246,119 byte]

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