출처 : 동아사이언스
링크 : https://www.dongascience.com/ko/news/79638
요약 : 조선 세종 때 앙부일구라는 해시계가 발명됐다. 앙부일구의 받침대 위에는 시판이라는 그릇이 놓여 있는데 시판은 반구 모양이다. 시판 안쪽에 있는 시간선은 시간을, 절기선은 태양의 움직임에 따른 계절 변화를 나타낸다. 시판 가운데에는 영침이라는 뾰족한 금속 막대가 세워져 있는데, 햇빛이 영침에 닿아 생긴 그림자의 방향을 읽으면 시간을 알 수 있다. 시간선은 중심에서 사방으로 뻗어나간 12개의 선인데, 그중 시판 위쪽에 그어진 7개의 선은 해가 뜨는 묘시부터 해가 지는 유시까지 나타낸다. 밤에는 햇빛이 없으면 그림자가 안 생겨서 해가 떠 있는 시간만 읽을 수 있다. 각 시간선 사이는 2시간 간격이고 그 사이는 다시 8칸으로 나뉘어 15분 단위까지 시간을 읽을 수 있다. 절기선은 시판에 가로로 그려진 13개의 선이다. 각 선 양 끝에는 절기 이름이 적혀 있다. 태양의 높이가 절기마다 달라서 영침의 그림자는 절기가 바뀔 때마다 위아래로 움직인다.
휴대전화나 인터넷에서 보는 시간은 원자 시계를 기준으로 삼는다. 원자시계는 원자의 전자가 에너지 상태를 바꿀 때 나타나는 매우 일정한 진동을 이용해 시간을 측정한다. 원자시계에는 한계가 있다. 전자는 가볍고 원자 바깥쪽에서 움직여서 전자의 에너지 상태가 자기장이나 온도 변화에 쉽게 흔들린다. 그러나 핵시계는 원자핵의 에너지 변화를 이용한다. 원자핵은 전자보다 무겁고 원자의 안쪽 깊숙한 곳에 있어서 원자핵의 에너지 상태는 자기장이나 온도 변화에 덜 흔들린다. 핵시계는 토륨-229로 만들어졌다. 토륨-229는 원자핵을 이루는 양성자가 90개, 중성자가 139개인 원자다. 대부분의 원자는 원자핵의 에너지 상태를 바꾸려면 강한 에너지가 필요하지만, 토륨-229는 약한 자외선 레이저만으로도 상태가 쉽게 변한다. 중국과 유럽 연구팀이 핵시계를 만든 원리는 비슷하다. 토륨-229를 불화칼슘 결정에 넣고 자외선 레이저를 쏜다. 도륨-229 원자핵이 레이저 빛을 흡수하면 에너지 상태가 변한다. 연구팀은 레이저를 조절해 원자핵의 에너지 상태 변화를 매우 일정한 주기로 반복하도록 만들었다. 두 핵시계의 오차는 300만 년에 1초 수준이다. 가장 정밀한 원자시계가 400억 년에 1초밖에 틀리지 않으니 핵시계는 아직 정밀도가 낮은 편이지만, 핵시계는 외부 환경의 영향을 덜 받는다. 중국 연구팀은 핵시계의 장점을 활용하면 앞으로 복잡한 장치를 줄인 휴대하기 쉬운 핵시계를 개발할 수 있을 것으로, 유럽 연구팀은 핵시계가 암흑물질 같은 새로운 물리 현상을 탐지하는 센서로도 발전할 수 있을 것으로 전망했다.
한 줄 요약 : 중국과 유럽 연구팀은 기존과 다르게 원자핵을 이용한 핵시계를 만들었는데, 그 핵시계는 원자시계보다 외부 환경의 영향을 덜 받는다는 장점이 있었다.
