책상 위 5mm 높이 차이로 흐르는 시간 차이까지 잡아낸다는 역대 최강 원자시계 나옴

요약 싱가포르 국립대 산하 양자기술센터(CQT) 연구팀이 10년이 넘는 연구 끝에 세계에서 가장 정확한 원자시계를 개발하는 데 성공했다. 이번 연구 성과는 2026년 9월 23일 국제 학술지 네이처(Nature)에 게재되었다. 연구를 이끈 머레이 배럿(Murray Barrett) 교수는 "현재 우리가 만든 시계가 전 세계에서 가장 정확한 시계라고 확신한다"고 밝혔다. 원자시계는 원자 내 전자가 에너지 준위를 바꿀 때 방출·흡수하는 고유 진동수를 일종의 추처럼 활용해 시간을 측정한다. 1960년대 이후 인류의 표준 시간과 GPS, 통신망 동기화 등은 세슘 원자시계를 표준으로 삼아왔다. 하지만 과학자들은 더 정밀한 시간 측정을 위해 세슘보다 훨씬 빠르게 진동하는 다른 원소들을 탐색해왔으며, 국제 도량형 기구는 이러한 광 원자시계 연구 성과를 바탕으로 2030년 이후 '1초'의 정의를 재정의하는 방안을 추진하고 있다. CQT 연구팀은 10여 년 전 루테튬(Lutetium) 원소가 초정밀 원자시계 제작에 가장 적합한 성질을 지녔을 것이라는 착안 아래 개발에 착수했다. 현재 전 세계에서 루테튬으로 시간 측정을 연구하는 팀은 이들이 유일하다. 연구팀은 단일 176Lu+ 이온과 848나노미터 파장의 레이저를 결합해 주파수를 소수점 19자리까지 측정했으며, 불확실성 1×10⁻¹⁹을 기록해 기존의 모든 광 원자시계 기록을 경신했다. 루테튬의 가장 독보적인 장점은 주변 온도나 자기장 변화에 따른 진동수 흔들림이 거의 없다는 점이다. 연구팀은 독자적인 초미세 평균화 기법을 고안해 극한의 환경에서도 안정성을 확보했다. 배럿 교수는 "지구상에서 가장 더운 데스밸리에서 가장 추운 남극 고원으로 이동하더라도 안정적으로 작동할 수준"이라며 앞으로 이 성능을 뛰어넘기는 쉽지 않을 것이라고 자신했다. 연구팀은 동일한 시계 두 대를 제작해 200시간 동안 상호 정밀도 비교 검증까지 마쳤다. 이 원자시계는 실험대 위에서 불과 5밀리미터(mm) 높이 차이로 인해 발생하는 미세한 중력 시간 왜곡까지 분해해낼 정도로 극도의 감도를 자랑한다. 연구진은 향후 실험실 규모의 장비를 소형 이동형 장치로 개량해 지구 전역의 중력 변화 모니터링과 기초 물리학 난제 검증에 투입할 계획이다.