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美 스탠퍼드대, 세계 최강 'X선 자유전자 레이저' 개발
- 미국 에너지부 소속 스탠퍼드 대학교 SLAC 국립 가속기 연구소에서 세계에서 가장 강력한 X-선 레이저를 발사할 수 있는 업그레이드된 'X선 자유전자 레이저(XFEL)'를 선보였다고 더 레지스터가 최근 보도했다. 11억 달러(약 1조 4680억 원)의 비용을 들여 10년의 노력 끝에 4세대 X선 자유전자 레이저인 이 연구소의 LCLS(Linac Coherent Light Source ) 원자 X-선 자유전자 레이저가 업그레이드(LCLS-II) 되어 초당 최대 백만 펄스를 전달할 수 있게 됐다. 이번에 업그레이드된 LCLS-II는 이전 제품보다 8000배 더 많은 초당 최대 100만 개의 X선 플래시를 통해 양자 물질부터 청정 에너지 기술, 의학 분야에 이르기까지 광범위한 응용 분야의 핵심인 원자 규모의 초고속 현상을 탐구할 수 있는 문이 열렸다. 미국 정부는 각 펄스는 이전 기기에서 방출되는 것보다 최대 1만배 밝아졌으며, 이는 이전 모델보다 8000배 강력하다고 밝혔다. LCLS의 책임자인 마이크 듄(Mike Dunne)과 LCLS-II 프로젝트 리더인 그렉 헤이즈(Greg Hays)는 "이 X-선의 파장은 원자 크기와 유사해, 이를 통해 분자의 내부 구조를 분석할 수 있다. 또한, 이 X-선이 초고속 펨토초(십억분의 일초) 버스트로 방출되기 때문에, 움직이는 것들을 마치 '정지화면'처럼 디스코 라이트와 비슷한 효과로 촬영할 수 있다"라고 말했다. 펨토초 레이저는 매우 짧은 진동 폭을 가진 펄스를 연속적으로 낼 수 있는 레이저로 수백 킬로미터(km)의 거리에서 1 나노미터(㎚, 10억 분의 1 미터)의 차이까지 정밀 측정이 가능해 행성 탐사를 비롯해 통신이나 기상, 환경 측정 등에 활용된다. 연구원들은 "우리는 주변 세계가 원자 분자 규모에서 어떻게 작동하는지에 대한 스톱모션 영화를 만들어 낸다. 화학 반응을 실시간으로 추적하거나 초전도와 같은 양자 현상의 발생을 관찰하는 것과 유사하다"고 덧붙였다. 새로운 LCLS-II는 자외선 빛의 펄스를 생성하여 포토캐소드(광전음극, 광선에 노출될 때 광전자를 생성)와 충돌시켜 광전자를 방출한다. 이 전자들은 섭씨 마이너스 271도로 냉각된 37개의 크라이오젠 모듈(극저온 환경에서 사용되는 모듈)을 통해 이동하게 되는데, 이 모듈 안에는 초전도자석이 포함되어 있어 전자가 광속에 근접한 속도로 가속된다. X-선은 분자를 관통하며, 이때의 굴절을 통해 그 구조의 세부적인 패턴이 만들어진다. 더 강한 X-선 레이저를 활용하면, 과학자들은 물질이나 화학 반응의 실시간 변화를 더욱 빠르고 상세하게 캡처할 수 있게 되어, 해당 과정을 직접 관찰하는 능력을 갖게 된다. 제니퍼 그랜홈(Jennifer Granholm) 미국 에너지부 장관은 "SLAC의 LCLS-II 빛은 우주의 가장 작고 빠른 현상들을 탐색하며, 건강부터 양자 재료 과학에 이르기까지 다양한 학문에서 중요한 발견을 이끌 것"이라고 전했다. 이 개선된 X-선 레이저는 두 개의 크라이오플랜트(액체 냉매를 생성하고 저장하기 위해 사용되는 설비)가 장착됐다. 이 장비는 전자로부터 X-선을 생성하는 데 필요한 언듈레이터(undulator, 자기장과 전기장을 사용하여 입자를 진동시키고 광자를 방출) 두 개를 탑재했고, 더 민감한 감지기와 센서를 포함하고 있다. 또한 이러한 데이터를 신속하게 처리하는 능력도 갖추고 있다. 과학자들은 이 레이저를 사용하여 광합성이나 응축 물질 내 원자 간 상호 작용과 같은 과정을 조사할 예정이다. 듄과 헤이즈는 "소프트 X-선은 분자 내 전자의 위치를 파악하는 데에 유용해, 에너지와 전하의 움직임을 이해하는 데 도움을 준다. 예컨대, 태양에서 에너지를 어떻게 효율적으로 활용할 수 있는지를 알려주게 된다. 반면 하드 X-선은 원자의 위치를 표현해줘서 물질의 구조를 나타낸다. 이는 주변 환경의 구성 방식을 이해하는 데 유용하다. 특히 단백질 구조나 질병 치료에 쓰이는 의약품이 좋은 예시"라고 말했다. 과학자들은 몇 주 안에 이 장비로 실험을 시작할 계획이며, 다른 연구자들도 레이저를 사용하기 위해 시간을 신청할 수 있다. 아스메렛 아세포 베르헤(Asmeret Asefaw Berhe) DOE 과학국 국장 "LCLS-II와 연구자 공동체가 국가 과학의 우선 순위에 어떤 영향을 미칠지 기대하고 있다. 화학, 재료, 생물학 등의 기본 과학 연구부터 청정 에너지연구와 양자 정보 과학과 같은 프로젝트를 통한 국가 안보 확보에 이르기까지 다양한 분야에서 중요한 발견을 이끌어 낼 것"이라고 강조했다.
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美 스탠퍼드대, 세계 최강 'X선 자유전자 레이저' 개발
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미국 10년물 국채 수익률 16년 만에 사상 최고치⋯주가 하락
- 미국 10년 만기 국채 수익률이 16년 만에 사상 최고치를 기록했다. 연합뉴스는 로이터통신을 인용, 미국 연방준비제도(연준·Fed)이 추가 금리 인상 가능성을 언급하면서 하루 만에 10년물 미국 국채 수익률이 4.48%를 돌파해 16년 만에 최고치로 상승했다고 22일 보도했다. 21일(현지시간) 10년물 국채 수익률은 4.490%로 2007년 11월 이후 최고치를 기록했다. 금리에 민감한 2년물 국채 수익률은 5.202%를 넘어서면서 2006년 7월 이후 또다시 최고치를 기록했다. 2년물과 10년물 사이의 수익률 곡선 역전은 마이너스 69bp(베이시스 포인트)로 좁혀졌다. 시장에서는 국채금리가 아직 정점에 도달하지 않은 것으로 보고 계속 상승할 가능성에도 대비하고 있다. 전일 미국 중앙은행은 시장의 예상대로 금리를 동결했으며 기준 익일 금리가 최고 5.50%~5.75% 범위로 인상될 수 있다고 말했다. 또한 2024년에는 0.5%포인트의 금리 인하를 예상하고 있다. 지난 6월 현재 연준 관계자는 내년에 금리를 1%포인트 인하할 것으로 예상했다. 제롬 파월 연준 의장은 20일 '견고한' 경제와 여전히 '강한' 일자리 증가로 중앙은행이 이전 미국의 인플레이션 전쟁보다 비용을 훨씬 적게 들이면서 2025년까지 금융 상황에 대한 추가적인 압력을 유지할 수 있을 것이라고 말했다. 그는 인플레이션을 연준의 목표인 2%로 되돌리기 위해 금리가 "적절한 수준에 도달했다는 설득력 있는 증거를 보고 싶다"고 덧붙였다. 연준이 매파적인 전망을 고수할지 여부는 경제 데이터에 달려 있다. 시카고옵션거래소(CME) 그룹의 페드워치(FedWatch) 도구에 따르면 연방기금 선물 거래자들은 추가 금리 인상 가능성이 11월에 32%, 12월에 45%로 부분적으로만 가격을 책정하고 있다. 21일 데이터에 따르면 실업 수당을 새로 청구하는 미국인 수가 전미자동차노조(UAW)의 부분 파업으로 인해 자동차 제조업체들이 노동자들을 일시적으로 해고하게 되면서 앞으로 몇 주 안에 반등할 수 있는 것으로 나타났다. 미국의 지난주 신규 실업보험 청구자 수는 전주보다 2만명 감소한 20만1000명으로 집계됐다. 이는 8개월 만에 가장 적은 수준으로 월스트리트저널(WSJ)이 집계한 전문가 예상치 22만5000명을 밑돌았다. 국채금리는 연준의 금리 결정과 이날 주간 실업 지표 강세 등에 추가 상승했다. 연준이 '더 높은' 금리를 '더 오래' 유지할 것으로 예상되면서 채권 금리 상승 압력이 커지고 있다. 미 재무부는 21일 10년 만기 국채 인플레이션 보호 증권(TIPS) 150억 달러(약 20조 955억 원)를 매각할 계획이다. 한편, 뉴욕증시는 전날 연준의 매파적 기조와 국채금리 상승에 하락했다. 21일(미 동부시간) 뉴욕증권거래소(NYSE)에서 다우존스30산업평균지수는 전일대비 370.46포인트(1.08%) 하락한 3만4070.42로 장을 마감했다. 스탠더드앤드푸어스(S&P)500지수는 전일 대비 72.20포인트(1.64%) 밀린 4330.00으로, 나스닥지수는 245.14포인트(1.82%) 떨어진 1만3223.99로 거래를 마쳤다.
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미국 10년물 국채 수익률 16년 만에 사상 최고치⋯주가 하락