빛은 입자와 파동 2가지 성격을 동시에 갖추고 있다. 이런 빛의 이중성은 오랫동안 논란이 되어왔다. 17∼18세기부터 입자설이 우세하다가 파동설에 대한 지지도 높아졌다. 하지만 20세기에 들어서면서 빛은 입자와 파동 2가지 성격을 모두 갖춘 것으로 보고 있다.

그런데 지금까지 동시에 관측할 수 없었던 이런 빛의 이중성을 스위스 로잔연방공과대학교 EPFL 연구팀이 세계에서 처음으로 전자현미경으로 촬영하는 데 성공했다. EPFL 측은 어떻게 촬영했는지 해설한 애니메이션 영상도 함께 공개했다.

앞서 설명했듯 사실 19세기 말까지는 빛은 파동이라는 생각이 주류였다. 하지만 아인슈타인이 빛을 에너지 입자, 광자라고 생각할 수 있다는 말로 17세기 제기됐던 미립자 이론도 부활했다. 이 광양자 가설에 따른 광전 효과 법칙 발견 등으로 아인슈타인은 노벨 물리학상을 수상했다. 이런 과정을 거치며 빛은 파동과 입자 2가지 성질을 모두 갖고 있다고 보게 됐다.





그런데 정작 빛이 파동과 입자 2가지 특성을 모두 나타내고 있다는 걸 관찰한 적은 없다. EPFL 연구팀은 이를 해결하기 위해 직경이 0.00008mm인 얇은 금속 나노 와이어를 준비한 다음 여기에 레이저를 조사했다. 나노와이어를 향해 전자를 연속해서 보내면서 내부에서 광자는 부딪히면서 속도를 높이거나 줄인다. 이런 변화를 현미경으로 확인하면 빛의 입자와 파동 성격을 동시에 포착할 수 있다는 것이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.

이석원 기자  lswcap@techholic.co.kr

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