1
00:00:06,716 --> 00:00:10,397
세계에서 가장 차가운 것은
남극에 있지 않습니다.

2
00:00:10,397 --> 00:00:12,521
그것은 에베레스트 산
꼭대기에 있지도 않고

3
00:00:12,521 --> 00:00:14,376
빙하에 묻혀 있지도 않지요.

4
00:00:14,376 --> 00:00:15,897
이 물질은 물리 실험실에 있습니다.

5
00:00:15,897 --> 00:00:20,382
이 물질은 절대 영도보다 미세하게 
더 높은 온도의 가스 구름이지요.

6
00:00:20,382 --> 00:00:25,367
그것은 당신의 냉장고보다
3억 9천5백만 배나 차갑고

7
00:00:25,367 --> 00:00:28,073
액체 질소보다 1억 배 차가우며

8
00:00:28,073 --> 00:00:31,240
우주보다 4백만 배 차갑습니다.

9
00:00:31,240 --> 00:00:35,901
이렇게 낮은 온도는 과학자들이
물질의 내부 작용을 보는 창문이 되고

10
00:00:35,901 --> 00:00:39,437
엔지니어들은 이 온도를 이용해
엄청나게 정밀한 장치들을 만들 수 있고

11
00:00:39,437 --> 00:00:41,292
이 장치들을 이용해서

12
00:00:41,292 --> 00:00:43,130
지구에서 우리가 정확히 어디에 
위치해 있는지 혹은

13
00:00:43,130 --> 00:00:46,135
우주의 끝에서는 어떤 일이 
일어나는지를 알 수 있습니다.

14
00:00:46,135 --> 00:00:48,928
우리는 어떻게 그렇게
차가운 온도를 만들 수 있을까요?

15
00:00:48,928 --> 00:00:51,989
짧게 말하자면, 움직이는 입자들의
속도를 늦추면 가능합니다.

16
00:00:51,989 --> 00:00:55,951
우리가 온도라고 이야기하는 것은
바로 움직임입니다.

17
00:00:55,951 --> 00:00:57,716
원자들은 고체와

18
00:00:57,716 --> 00:00:58,458
액체

19
00:00:58,458 --> 00:01:00,858
그리고 기체를 구성하며 
항상 움직이고 있습니다.

20
00:01:00,878 --> 00:01:05,616
원자들이 재빠르게 움직일 때,
우리는 물질이 뜨겁다고 인식하며

21
00:01:05,616 --> 00:01:09,147
원자들이 느리게 움직일 때,
우리는 그것이 차다고 인식합니다.

22
00:01:09,147 --> 00:01:12,563
뜨거운 물체나 가스를
일상생활에서 차갑게 하기 위해

23
00:01:12,563 --> 00:01:15,960
우리는 그것을 냉장고 같은 
더 차가운 환경에 둡니다.

24
00:01:15,960 --> 00:01:20,498
뜨거운 물체의 몇몇 원자의 움직임들은
주위로 전달되고

25
00:01:20,498 --> 00:01:22,251
물체는 시원해집니다.

26
00:01:22,251 --> 00:01:23,788
그러나 여기에는 한계가 있지요.

27
00:01:23,788 --> 00:01:27,865
우주 공간도 초저온을 만들기에는
너무 따뜻하다는 것입니다.

28
00:01:27,865 --> 00:01:32,823
그래서 과학자들은 원자를
직접적으로 늦추는 방법을 찾았습니다.

29
00:01:32,823 --> 00:01:34,204
레이저 빔을 이용하는 것이지요.

30
00:01:34,204 --> 00:01:35,751
대부분의 상황에서

31
00:01:35,751 --> 00:01:38,464
레이저 빔의 에너지는
물건의 온도를 높입니다.

32
00:01:38,464 --> 00:01:40,533
그러나 매우 정밀한 방법을 사용하면

33
00:01:40,533 --> 00:01:44,813
빔의 운동량은 움직이는 원자를 
정지시켜서 온도를 떨어뜨릴 수 있지요.

34
00:01:44,813 --> 00:01:49,403
이게 바로 마그네토-옵티컬 트랩이라는
장치에서 일어나는 일입니다.

35
00:01:49,403 --> 00:01:51,954
원자들은 진공실 안으로 주입되고

36
00:01:51,954 --> 00:01:55,415
자기장은 그 물질들을
중심으로 끌어당깁니다.

37
00:01:55,415 --> 00:01:58,090
이 실의 중심을 향한 레이저 빔을

38
00:01:58,090 --> 00:02:00,623
적절한 파장으로 조절하면

39
00:02:00,623 --> 00:02:06,170
빔쪽으로 움직이는 원자가 
빔의 광자를 흡수하여 느려지게 됩니다.

40
00:02:06,170 --> 00:02:09,089
이렇게 속도가 늦춰지는 효과는

41
00:02:09,089 --> 00:02:11,108
광자와 원자 사이에서의 
운동량 전달에 의해 발생합니다.

42
00:02:11,108 --> 00:02:14,208
수직적으로 정렬한 여섯 개의 빔은

43
00:02:14,208 --> 00:02:18,375
모든 방향으로 움직이는 원자들을
가로막습니다.

44
00:02:18,375 --> 00:02:21,018
빔들이 교차하는 중심에 있는 원자들은

45
00:02:21,018 --> 00:02:24,840
끈적이는 액체에 갇힌 것처럼
느릿느릿하게 움직이는데

46
00:02:24,840 --> 00:02:29,924
그것을 발명한 연구자들은 이를
"광학 당밀"이라고 묘사했습니다.

47
00:02:29,924 --> 00:02:32,315
이처럼 마그네토-옵티컬 트랩은

48
00:02:32,315 --> 00:02:35,405
원자들을 아주 낮은
마이크로 켈빈까지 식힐 수 있습니다.

49
00:02:35,405 --> 00:02:38,785
대략 섭씨 -273도까지 말이지요.

50
00:02:38,785 --> 00:02:41,609
이러한 기술은 1980년대에 개발되었고

51
00:02:41,609 --> 00:02:43,913
그것을 만드는데 기여한 과학자들은

52
00:02:43,913 --> 00:02:47,931
이 기술의 발명으로 1997년에
노벨 물리학상을 탔습니다.

53
00:02:47,931 --> 00:02:52,751
이후 레이저 냉각기술은 더 발전되어
더 낮은 온도까지 도달하게 되었습니다.

54
00:02:52,751 --> 00:02:55,990
원자들의 온도를 왜 이렇게까지
낮추려고 하는 것일까요?

55
00:02:55,990 --> 00:02:59,786
첫째로, 차가운 원자들은 
매우 뛰어난 탐지장치가 될 수 있습니다.

56
00:02:59,786 --> 00:03:01,530
아주 적은 에너지를 가졌기 때문에

57
00:03:01,530 --> 00:03:04,961
이 차가운 원자들은 환경의 변동에 
무척 민감합니다.

58
00:03:04,961 --> 00:03:09,562
그래서 그것은 지하의 기름과
지하 광물을 찾는데 사용되고

59
00:03:09,562 --> 00:03:12,203
또한 매우 정교한
원자시계를 만드는데 사용되지요.

60
00:03:12,203 --> 00:03:15,093
이런 시계들은 GPS 인공위성에 
사용됩니다.

61
00:03:15,093 --> 00:03:18,152
두 번째로, 차가운 원자는
무궁무진한 잠재성을 가지고 있으며

62
00:03:18,152 --> 00:03:20,243
물리학의 한계를 탐구 할 수 있습니다.

63
00:03:20,243 --> 00:03:21,752
이런 원자들이 가진 극도의 민감성은

64
00:03:21,752 --> 00:03:27,300
미래에 우주에 설치하려는 
중력파 탐지기에 활용 될 수 있습니다.

65
00:03:27,300 --> 00:03:31,624
저온원자는 원자와 아원자에 대한
연구에서도 유용합니다.

66
00:03:31,624 --> 00:03:35,894
이 연구들은 원자의 에너지의
미세한 파동을 측정해야하기 때문이지요.

67
00:03:35,894 --> 00:03:38,046
이러한 파동들은
표준 온도에서 방출되며

68
00:03:38,046 --> 00:03:41,090
이때에는 원자들이
초당 약 수백미터를 움직입니다.

69
00:03:41,090 --> 00:03:45,265
레이저 냉각은 원자의 속도를
초당 몇 센티미터로 낮춥니다.

70
00:03:45,265 --> 00:03:49,250
이 속도면 양자효과에 의해 유발된
움직임을 관찰하기에 충분하지요.

71
00:03:49,250 --> 00:03:53,599
과학자들은 이미 
초저온 원자들을 이용하여

72
00:03:53,599 --> 00:03:56,150
보스-아인슈타인 응축 상태 같은 현상을
연구하고 있습니다.

73
00:03:56,150 --> 00:03:59,631
원자들이 절대 영도에 근접하게 냉각되면

74
00:03:59,631 --> 00:04:02,200
새로운 상태의 희귀한 물질로 
변하는 현상이지요.

75
00:04:02,200 --> 00:04:05,791
연구자들이 물리의 법칙을
이해하기 위한 탐구를 계속하고

76
00:04:05,791 --> 00:04:07,925
우주의 미스터리들을 풀어나가는 과정에는

77
00:04:07,925 --> 00:04:12,161
이 우주에서 가장 차가운 물질들의
도움을 항상 필요로 할 것 입니다.