2012년 7/8월 21권 7/8호 한국물리학회 선도분야육성 방안 / 한국물리학회 선도분야육성 방안은 (i) 우주와 물질의 기원에 관한 연구, (ii) 새로운 물리 상태 연구, (iii) 포스트 실리콘 물질 연구, (iv) 미래 에너지 및 의료 분야 응용 연구의 4개 대주제로 구성되어 있으며, 현재부터 2017년까지의 단기 연구 주제, 현재부터 2022년까지의 중기 연구 주제, 현재부터 2042년까지의 장기 연구주제를 담고 있다. 표지 그림은 주제별 연구 로드맵으로서, 우주와 물질의 기원에 관한 연구 로드맵: 미시세계/거시적 우주 구조의 이론적 탐구와 거시적 우주 구조의 실험적 탐구 로드맵[왼쪽 위], 우주와 물질의 기원에 관한 연구 로드맵: 미시세계의 탐구 및 검출기 실험 로드맵[왼쪽 아래], 새로운 물리 상태 연구 로드맵[가운데 위], 포스트 실리콘 물질 연구 로드맵(반도체 기반)[가운데 가운데], 바이오 의료 분야 응용 연구 로드맵[가운데 아래], 포스트 실리콘 물질 연구 로드맵(반도체 이외)[오른쪽 위], 미래 에너지 분야 응용 연구 로드맵[오른쪽 아래]을 보여준다.··· 더보기
2012년 6월 21권 6호 현대물리학의 역사적 전망 / 현대물리학에서 충돌 과정에 관한 연구는 물질의 구조와 특성을 연구하는 데 매우 중요한 위치를 차지하고 있다. 20세기 이래로 물질의 구조와 성질에 대해서 새롭게 연구할 수 있는 다양한 실험 수단이 개발되었다. X-선, 전자, 중입자, 중성자, 양성자 등 다양한 입자들을 이용한 충돌 실험은 실험 물리학의 중심이 되었다. X-선을 쏘거나, 전자를 충돌시키거나, 알파입자를 원자핵에 충돌시켜 원자핵의 구조를 연구하거나 원자 분자의 구조를 해명하는 것은 모두 충돌 과정이라고 분류할 수 있다. 1930년 대 이후에 사이클로트론, 싱크로트론, 충돌형 가속기 등 다양한 형태의 가속 장치가 개발되어 충돌 현상은 거대과학(big science) 분야의 대표적인 연구 주제가 되었다. 유럽 최초의 다국적 과학 프로그램으로 순수 기초 과학에서 많은 업적을 이룬 유럽공동원자핵연구소에서는 오늘도 충돌 과정에 관한 수많은 자료를 만들어내어 자연을 이해하는 데 많은 도움을 주고 있다.(사진 출처: 아인슈타인 - http://commons.wiki media.org/(Ferdinand Schmutzer, 1921년작, 처음 출처는 http://www.bhm.ch/), DNA 이중나선구조 - http://www.dreamstime.com/)··· 더보기
2012년 5월 21권 5호 초고해상도 광학 현미경 / STORM 기술로 측정한 클라트린 피복 소공의 3차원 초고해상도 영상. 오른쪽 위 흰 박스 안에 있는 약 150 nm 크기의 클라트린 피복 소공의 3차원 투시도를 그 아래에 나타냄. 청록색으로 덧씌워진 영상은 기존 광학 영상으로 측정된 결과임. [표지 그림 제공: 심상희 박사(Harvard University, shshim@fas.harvard.edu), Xiaowei Zhuang (Professor of Chemistry and Chemical Biology, Professor of Physics, Harvard University, zhuang@chemistry.harvard.edu)]··· 더보기
2012년 4월 21권 4호 양자역학의 대안해석 60년 / 이 표지는 줄리안 포스-안드레아(Julian Voss- Andreae)가 2006년에 만든 “양자 인간”이라는 조각 작품을 사진 촬영한 것이다. 이 조각은 미국 워싱턴 주의 모세 호수(Moses Lake) 시안에 있는데, 양자 물리학의 반직관적인 세계에 대한 메타포를 보여주고 있다. 이 작품에서 걷고 있는 사람이 일종의 양자 사물인데, 앞에서 보면 강철로 구성된 것 같지만 옆에서 보면 사라지고 없다. 보는 각도에 따라 달라지는 양자현상 또는 물질의 이중성을 형상화하고 있는 것이다. 안드레아는 예술가이면서도 자이링거(Zeilinger) 밑에서 C-60를 연구한 물리학자이기도 한데, 2007년에는 “양자 인간2”라는 작품을 다시 선보이기도 하였다. (사진 출처는 “Physics World” (p. 7, Vol. 19, No. 9, September 2006)임)··· 더보기
2012년 3월 21권 3호 신 고교 과학교육과정(물리) / 표지는 2009 교육과정으로 공포된 새 교육과정의 융합과학과 물리 I, II의 내용을 보여준다. 한국물리학회가 과학교육과 물리교육의 개선을 위하여 교육당국에 대해 지속적인 요구와 참여를 통해서 이루어 낸 결과물로서 2011년 남아공에서 열린 세계여성물리학자대회에서도 미국, 영국 등 여러 참여국의 물리학자들에게 호평을 받은 바 있다. 특히 물리학회가 국가의 물리교육을 책임지는 활동의 결과물을 만들어낸 점에 대해서 참가자들이 놀라움을 나타내기도 했다. 새 교육과정은 종래의 역학, 열역학, 광학, 전자기학 등 일반물리학의 전통적인 구조를 중등학교에 적용하는 것을 피하고, 시공간의 개념부터 시작하여 에너지 문제에 이르기까지 물리학의 현대적 개념들을 의미있는 스토리를 따라 전개시킨다. 이를 통하여 학생들에게 어떻게 물리학이 자연현상들을 설명하고 현대 문명을 일구었는지 알게 한다.··· 더보기
2012년 1/2월 21권 1/2호 신재생 에너지와 지속가능성 / 표지는 다양한 형태의 재생에너지원과 지속가능성을 상징적으로 보여준다. 재생에너지와 지속가능성의 연구 방향으로 핫전자와 나노패터닝을 이용한 태양전지, 금속 나노입자와 산화물 쉘로 이루어진 하이브리드 나노촉매 시스템, 및 나노 입자 및 나노선의 원자력 현미경을 이용한 표면 분석 등을 도식적으로 보여준다. 배경은 핫전자 나노다이오드의 실제 사진을 보여준다. (그림 제공: 한국과학기술원 박정영 교수/이영근).··· 더보기
2011년 12월 20권 12호 2011 노벨물리학상 / 초신성 관측을 통해 밝힌 우주의 팽창 역사를 보여주는 개념도. 우주는 137억 년 전에 빅뱅으로 시작되었고, 1초도 되지 않는 매우 짧은 시간에 급팽창(inflation)을 했다. 그 후 중력을 가진 암흑 물질과 척력을 가진 암흑 에너지가 힘겨루기를 하면서 우주의 팽창 역사가 이루어졌다. 우주 초기에는 암흑물질이 우세하여 우주가 감속 팽창을 하였으나 70억 년 전부터는 암흑에너지가 우세해지면서 현재까지 가속 팽창을 하고 있다. 암흑에너지는 우주 전체 에너지의 73퍼센트를, 암흑물질은 23퍼센트를 차지하고 있다. 21세기 최대 수수께끼는 우주의 96퍼센트를 차지하고 있는 암흑에너지와 암흑물질의 정체를 아직도 모르고 있다는 것이다. 배경 사진은 가까운 나선 은하(M101)의 모습을 보여준다. 오른쪽 네모 안의 사진은 2011년 이 은하에서 발견된 제Ia형 초신성을 서울대학교 망원경으로 찍은 사진이다. (그림 출처: NASA, ESA and A. Feild(STScI), 사진 출처: 서울대학교 임명신 교수)
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2011년 11월 20권 11호 새물리 창간 50주년 / 표지는 물리학회에서 발간되는 학술지 1권 1호의 사진들과 최근에 (2011년 5월) 발간된 새물리 표지로, 한국 물리학회의 학술지 발간의 변천사를 나타내고 있다.
*표지 그림을 누르면 확대된 이미지를 볼 수 있습니다.··· 더보기
2011년 10월 20권 10호 중시계의 양자 결맞음과 상관효과 / 표지는 전자의 간섭현상을 측정하기 위한 전자간섭계의 전자현미경 사진이다. 전자의 양자역학적 특성 중 하나인 파동성을 관측하기 위하여 반도체를 이용하여 만든 전자간섭계(Young의 슬릿 형). GaAs/AlGaAs 이종접합구조 위에 그림에서와 같이 금속게이트(밝은 색 부분)를 증착하여 다양한 기능을 가지는 양자소자를 제작할 수 있다. 그림은 이중 슬릿 경로 내에 양자점을 삽입하여 양자점을 통과하는 전자의 위상을 관측하기 위한 장치이다. 회색으로 나타난 부분은 전자의 길을 제어할 수 있는 게이트 전극이며, 밝게 표시된 부분은 공중에 띄운 게이트로서, 여기에 음의 전압을 가하면 전자의 길이 쉽게 두 갈래로 갈라진다(아래 삽화의 빨간색 장애물과 동일한 역할을 한다)[부산대 정윤철 교수 제공]. 아래는 양자세계에서의 스키에 대한 삽화로 양자간섭 및 상보성(complementarity)의 기묘함을 잘 나타낸다. 한 사람이 도저히 동시에 갈 수 없는 두 갈래의 길에 스키자국이 선명하게 나는 일은 물론 현실세계에서는 일어나지 않는다. 그러나 양자 세계에서 보이는 이러한 기이함은 양자역학이 갖는 근본적으로 기이한 특성에 대한 핵심적인 질문이며, 결국 반사실성(그림의 스키자국은 사실적이지 않다!), 그리고/또는 비국소성 (nonlocality)에 대한 질문으로 귀착된다[그림은 C. Addams 원작으로, The New Yorker Magazine (1940) 에 실린 삽화의 아이디어를 그대로 따서 전남대학교 물리학과 박사과정의 기영석 씨가 다시 그렸다].··· 더보기
2011년 9월 20권 9호 초전도 100주년 / 왼쪽 그림: 주요 초전도 물질의 임계온도(Tc)와 발견 연도 도표.(연세대학교 물리학과 경원식 제공) 오른쪽 사진: The levitation of a magnet on top of a superconductor of cuprate type YBa2Cu3O7 cooled at -196◦C. (This figure is licensed under the Creative Commons).··· 더보기
2011년 7/8월 20권 7/8호 지진 / 아래 그림은 하와이 CTBTO IMS 수중음향관측센서(H11S2)에 포착된 2011년 3월 11일 발생한 일본 토호쿠 대지진 신호이다. 지진 발생으로부터 약 6분 후 가장 먼저 P파가 도착하고, 25분 가량 시간이 더 지난 뒤 강력한 해양 T파가 진앙지로부터 약 3,000 km 떨어진 관측센서에 포착되었다. 약 3-4분간 매우 큰 에너지가 지진에 의해 방출되었음을 관찰할 수 있다. 이후 계속되는 여진의 신호 역시 명확하게 해양 T파로 전달되어 기록되었다. 위 그림은 시간영역에서의 지진 파형이며, 아래 그림은 해당 파형에 관하여 계산된 주파수 영역 정보이다. (사진 제공: 극지연구소 이원상 박사)··· 더보기
2011년 6월 20권 6호 원자력과 안전 / 2011년 3월 11일, 지진과 쓰나미가 원전을 덮쳐 심각한 방사성물질 누출로 이어져 지구 전체를 불안에 떨게 한 일본 후쿠시마 원전사고. 철저한 안전철학이 조금이라도 결여되면 행복한 삶을 지속 가능하게 할 중추적 에너지 공급원인 원전은 한순간에 우리를 공포에 몰아넣고 아름다운 환경을 피폐화 시킬 수 있다는 것을 분명하게 보여준 사건이고 교훈이다. 자연재해, 극복할 수 없는 대상은 아니다. 혹독한 자연재해를 극복할 수 있는 안전한 원자력발전을 위해 안전계통의 다중성, 다양성, 독립성을 더욱 강화시켜 우수한 품질의 지속가능한 친환경적인 에너지를 공급하여 우리의 삶의 질을 형상시키는 것이 원자력기술이 지향하는 목표이고 책임이다. (사진출처 : 한국수력원자력(주)의 제공자료 및 후쿠시마원전 사고 보도자료)··· 더보기
2011년 5월 20권 5호 바이오 물질구조 전산모사 / 표지 그림은 전산모사 방법(고해상도 단백질 구조예측 방법)을 이용하여 예측한 단백질의 3차원 구조와 실험을 통해 얻은 실제 구조를 겹쳐본 그림이다. 굵은 선과 나선(helix), 평판 구조(beta sheet)들은 단백질의 백본(backbone)을 표시하고, 가는 선들은 단백질의 사이드체인(side-chain)을 표시한다. 가는 선으로 표시된 단백질의 사이드체인까지 많은 부분이 잘 겹쳐져 있는 것을 확인할 수 있다. 이는 실험을 통하지 않고 전산모사 방법으로 예측한 구조들 중에서 가장 정확한 구조 중 하나로 여겨진다. 실제로 전산 모사로 얻은 구조와 실제구조의 백본 평균제곱거리의 근이 0.48 Å이고 그 유사성이 99퍼센트 이상이어서 어느 것이 실제 구조인지 구별하기가 어려울 정도이다. 아직도 도전해야 할 어려운 문제들이 많지만, 전산모사 방법을 이용하여 이미 상당히 정확한 단백질 모델을 만들어 낼 수 있게 되었다. 예측된 단백질 모델의 정확성이 높아질수록 그 활용도는 높아지게 되며, 실제로 원자수준에서 생명현상을 이해하는데 매우 유용하게 쓰인다. (그림 제공: 고등과학원 주기형 교수)··· 더보기
2011년 4월 20권 4호 원자레벨의 전자구조: STS 측정기술 / 이번 호의 표지는 특집기사로 다룬 scanning tunneling spectroscopy(STS) 데이터와 이를 측정한 저온 진공 scanning tunneling microscope(STM)의 사진을 이용해 만들었다. 흑백으로 나타낸 Au(111) 표면의 STM 이미지와 대조적으로 각 STS 이미지에서는 원자계단에 산란된 전자들이 만든 물결무늬가 있고 그 물결의 파장이 에너지가 증가함에 따라 감소해 물결의 개수가 줄어드는 것을 볼 수 있다. STM 기기의 사진의 가운데 부근에는 단추 크기만 한 원형 시료 홀더가 있고, 시료는 아래쪽을 보이도록 장착되어 있으며 그 밑에 STM 팁이 있는데 시료와 팁은 사진에 나타나지 않았다. (사진 제공: 고려대 김호원 박사, 강세종 교수)··· 더보기
2011년 3월 20권 3호 위상 절연체 / 최근 발견된 위상 절연체는 지금까지 우리가 알고 있던 절연체와는 근본적으로 다른 절연체이며, 현재 다양한 연구 기법을 통해 이에 대한 연구가 진행되고 있다. 표지 그림은 위상 절연체의 격자 및 밴드 구조와 함께, 주사 탐침 현미경과 각분해 광전자 분석을 이용하여 얻어진 원자 이미지, 준입자 간섭(quasi-particle interference) 패턴 및 페르미 면(Fermi surface)을 보여주고 있다. (그림 제공: 연세대학교 여인환/최형준/김창영 교수)··· 더보기
2011년 1/2월 20권 1/2호 포토리소그래피 / 반도체 소자의 크기가 나노미터 사이즈로 줄어가면서 현재까지 사용되는 빛의 파장은 포토리소그래피의 한계점으로 작용하고 있다. 이에 따라 파장이 짧은 EUV 혹은 더 짧은 X-선의 활용이 필수적으로 제기되고 있다. 최근 제 3세대 방사광가속기 혹은 제 4세대 자유전자레이저는 고품질의 매우 강도가 센 X-선을 제공하고 있어 X-선을 활용한 포토리소그래피 기술의 개발이 기대된다. 표지는 포항방사광가속기에 설치된 경 X-선 리소그래피 장치와 마스크를 통과한 패턴의 진행에 대한 결과를 보여주고 있다. (그림 제공: 광주과학기술원 노도영 교수)··· 더보기
2010년 12월 19권 12호 2010 노벨물리학상 / 표지는 탄소원자가 육각형의 그물모양으로 배열된 구조가 연속적으로 이어진 그래핀(graphene)의 구조와 그래핀을 이용하여 제작한 플렉시블 터치스크린을 보여주고 있다. 그래핀은 원자 한층의 두께를 가져 투명하면서도 매우 뛰어난 전도도를 보일 뿐 아니라 유연한 기계적 특성을 보여 미래 플렉시블 디스플레이의 핵심 소재로 주목받고 있다. (그림 제공: 성균관대 홍병희/안종현 교수, (주)브라이어스 홍지혜, 김민영)··· 더보기
2010년 11월 19권 11호 뉴트리노 물리학 / 중성미자(neutrino)는 핵분열과 핵융합 반응에서 약력의 효과로 만들어져 우주를 빛의 속도로 떠돌고 있다. 중성미자는 물질과 거의 반응하지 않아 측정하기가 너무 힘들어 오랫동안 실험 물리학자들을 골탕 먹였고, 입자물리의 표준모형이 틀렸음을 단적으로 드러낸 특별한 입자이다. 1998년 일본 수퍼카미오칸데 실험에서 세 종류의 중성미자들 사이에 서로 변환이 일어남을 발견하여 물리학계에 엄청난 파장을 일으켰다. 그 동안 우리는 입자물리학의 관련 대형 실험시설이 남의 나라 연구에 더부살이를 할 수 밖에 없었다. 세 가지의 변환 상수 중 유독 작아 아직도 측정되지 않은 마지막 변환상수를 찾는 세계적 경쟁 속에 순수 국내 기술로 설계, 제작되는 국내 최초의 중성미자검출시설이 영광 원자력발전소 부근에 거의 완공 단계에 있다. (사진 제공: 서울대 김수봉 교수, 전남대 김상현 박사)··· 더보기
2010년 10월 19권 10호 양자광학과 양자정보과학 / 표지는 제2형의 자발적 매개하향변환(SPDC)을 통하여 1550 nm 통신파장대역에서 편광 얽힘 벨 상태를 생성하고 편광 분석 및 편광 상관관계 측정을 통해 CHSH 부등식의 위배를 검증한 실험(Appl. Phys. Lett. 90, 011116 (2007))이다. 위상정합조건에 따라 signal과 idler 광이 두 개의 빔 형태로 방출된 것(beam-like)과 두 광자가 공선상에서 방출된 것(collinear), 그리고 두 광자가 얽힘 상태로 공간적으로 분리되어 방출된 것(non-collinear)의 공간적인 분포를 직접 측정한 그림이다. (그림 제공: 경성대 노태곤 교수, 울산대 김헌오 교수, ETRI 정태형 박사, 고등과학원 김재완 교수)··· 더보기
2010년 9월 19권 9호 생체모방기술 / 신경모방소자는 노령화 시대에 매우 유용한 인공감각기관으로 진화할 것이다. 표지에서는 대표적인 두 가지 신경 모방소자를 소개하고 있다. 실리콘 반도체 공정기술과 폴리머 재료를 융합하여 인간의 피부와 같이 유연함, 부드러움, 강건함을 갖는 고성능의 촉각센서(왼쪽, 가운데)와 소리 전달에 중요한 역할을 하는 인간의 귀를 모사한 인공청각기구 인공와우가 이식된 모습(오른쪽)을 모형화한 그림이다. (그림 제공 :한국표준과학연구원 김민석 박사, 한국기계연구원 김완두 박사)··· 더보기
2012년 7/8월 21권 7/8호
한국물리학회 선도분야육성 방안 / 한국물리학회 선도분야육성 방안은 (i) 우주와 물질의 기원에 관한 연구, (ii) 새로운 물리 상태 연구, (iii) 포스트 실리콘 물질 연구, (iv) 미래 에너지 및 의료 분야 응용 연구의 4개 대주제로 구성되어 있으며, 현재부터 2017년까지의 단기 연구 주제, 현재부터 2022년까지의 중기 연구 주제, 현재부터 2042년까지의 장기 연구주제를 담고 있다. 표지 그림은 주제별 연구 로드맵으로서, 우주와 물질의 기원에 관한 연구 로드맵: 미시세계/거시적 우주 구조의 이론적 탐구와 거시적 우주 구조의 실험적 탐구 로드맵[왼쪽 위], 우주와 물질의 기원에 관한 연구 로드맵: 미시세계의 탐구 및 검출기 실험 로드맵[왼쪽 아래], 새로운 물리 상태 연구 로드맵[가운데 위], 포스트 실리콘 물질 연구 로드맵(반도체 기반)[가운데 가운데], 바이오 의료 분야 응용 연구 로드맵[가운데 아래], 포스트 실리콘 물질 연구 로드맵(반도체 이외)[오른쪽 위], 미래 에너지 분야 응용 연구 로드맵[오른쪽 아래]을 보여준다.
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2012년 6월 21권 6호
현대물리학의 역사적 전망 / 현대물리학에서 충돌 과정에 관한 연구는 물질의 구조와 특성을 연구하는 데 매우 중요한 위치를 차지하고 있다. 20세기 이래로 물질의 구조와 성질에 대해서 새롭게 연구할 수 있는 다양한 실험 수단이 개발되었다. X-선, 전자, 중입자, 중성자, 양성자 등 다양한 입자들을 이용한 충돌 실험은 실험 물리학의 중심이 되었다. X-선을 쏘거나, 전자를 충돌시키거나, 알파입자를 원자핵에 충돌시켜 원자핵의 구조를 연구하거나 원자 분자의 구조를 해명하는 것은 모두 충돌 과정이라고 분류할 수 있다. 1930년 대 이후에 사이클로트론, 싱크로트론, 충돌형 가속기 등 다양한 형태의 가속 장치가 개발되어 충돌 현상은 거대과학(big science) 분야의 대표적인 연구 주제가 되었다. 유럽 최초의 다국적 과학 프로그램으로 순수 기초 과학에서 많은 업적을 이룬 유럽공동원자핵연구소에서는 오늘도 충돌 과정에 관한 수많은 자료를 만들어내어 자연을 이해하는 데 많은 도움을 주고 있다.(사진 출처: 아인슈타인 - http://commons.wiki media.org/(Ferdinand Schmutzer, 1921년작, 처음 출처는 http://www.bhm.ch/), DNA 이중나선구조 - http://www.dreamstime.com/)
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2012년 5월 21권 5호
초고해상도 광학 현미경 / STORM 기술로 측정한 클라트린 피복 소공의 3차원 초고해상도 영상. 오른쪽 위 흰 박스 안에 있는 약 150 nm 크기의 클라트린 피복 소공의 3차원 투시도를 그 아래에 나타냄. 청록색으로 덧씌워진 영상은 기존 광학 영상으로 측정된 결과임. [표지 그림 제공: 심상희 박사(Harvard University, shshim@fas.harvard.edu), Xiaowei Zhuang (Professor of Chemistry and Chemical Biology, Professor of Physics, Harvard University, zhuang@chemistry.harvard.edu)]
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2012년 4월 21권 4호
양자역학의 대안해석 60년 / 이 표지는 줄리안 포스-안드레아(Julian Voss- Andreae)가 2006년에 만든 “양자 인간”이라는 조각 작품을 사진 촬영한 것이다. 이 조각은 미국 워싱턴 주의 모세 호수(Moses Lake) 시안에 있는데, 양자 물리학의 반직관적인 세계에 대한 메타포를 보여주고 있다. 이 작품에서 걷고 있는 사람이 일종의 양자 사물인데, 앞에서 보면 강철로 구성된 것 같지만 옆에서 보면 사라지고 없다. 보는 각도에 따라 달라지는 양자현상 또는 물질의 이중성을 형상화하고 있는 것이다. 안드레아는 예술가이면서도 자이링거(Zeilinger) 밑에서 C-60를 연구한 물리학자이기도 한데, 2007년에는 “양자 인간2”라는 작품을 다시 선보이기도 하였다. (사진 출처는 “Physics World” (p. 7, Vol. 19, No. 9, September 2006)임)
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2012년 3월 21권 3호
신 고교 과학교육과정(물리) / 표지는 2009 교육과정으로 공포된 새 교육과정의 융합과학과 물리 I, II의 내용을 보여준다. 한국물리학회가 과학교육과 물리교육의 개선을 위하여 교육당국에 대해 지속적인 요구와 참여를 통해서 이루어 낸 결과물로서 2011년 남아공에서 열린 세계여성물리학자대회에서도 미국, 영국 등 여러 참여국의 물리학자들에게 호평을 받은 바 있다. 특히 물리학회가 국가의 물리교육을 책임지는 활동의 결과물을 만들어낸 점에 대해서 참가자들이 놀라움을 나타내기도 했다. 새 교육과정은 종래의 역학, 열역학, 광학, 전자기학 등 일반물리학의 전통적인 구조를 중등학교에 적용하는 것을 피하고, 시공간의 개념부터 시작하여 에너지 문제에 이르기까지 물리학의 현대적 개념들을 의미있는 스토리를 따라 전개시킨다. 이를 통하여 학생들에게 어떻게 물리학이 자연현상들을 설명하고 현대 문명을 일구었는지 알게 한다.
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2012년 1/2월 21권 1/2호
신재생 에너지와 지속가능성 / 표지는 다양한 형태의 재생에너지원과 지속가능성을 상징적으로 보여준다. 재생에너지와 지속가능성의 연구 방향으로 핫전자와 나노패터닝을 이용한 태양전지, 금속 나노입자와 산화물 쉘로 이루어진 하이브리드 나노촉매 시스템, 및 나노 입자 및 나노선의 원자력 현미경을 이용한 표면 분석 등을 도식적으로 보여준다. 배경은 핫전자 나노다이오드의 실제 사진을 보여준다. (그림 제공: 한국과학기술원 박정영 교수/이영근).
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2011년 12월 20권 12호
2011 노벨물리학상 / 초신성 관측을 통해 밝힌 우주의 팽창 역사를 보여주는 개념도. 우주는 137억 년 전에 빅뱅으로 시작되었고, 1초도 되지 않는 매우 짧은 시간에 급팽창(inflation)을 했다. 그 후 중력을 가진 암흑 물질과 척력을 가진 암흑 에너지가 힘겨루기를 하면서 우주의 팽창 역사가 이루어졌다. 우주 초기에는 암흑물질이 우세하여 우주가 감속 팽창을 하였으나 70억 년 전부터는 암흑에너지가 우세해지면서 현재까지 가속 팽창을 하고 있다. 암흑에너지는 우주 전체 에너지의 73퍼센트를, 암흑물질은 23퍼센트를 차지하고 있다. 21세기 최대 수수께끼는 우주의 96퍼센트를 차지하고 있는 암흑에너지와 암흑물질의 정체를 아직도 모르고 있다는 것이다. 배경 사진은 가까운 나선 은하(M101)의 모습을 보여준다. 오른쪽 네모 안의 사진은 2011년 이 은하에서 발견된 제Ia형 초신성을 서울대학교 망원경으로 찍은 사진이다. (그림 출처: NASA, ESA and A. Feild(STScI), 사진 출처: 서울대학교 임명신 교수)
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2011년 11월 20권 11호
새물리 창간 50주년 / 표지는 물리학회에서 발간되는 학술지 1권 1호의 사진들과 최근에 (2011년 5월) 발간된 새물리 표지로, 한국 물리학회의 학술지 발간의 변천사를 나타내고 있다.
*표지 그림을 누르면 확대된 이미지를 볼 수 있습니다.
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2011년 10월 20권 10호
중시계의 양자 결맞음과 상관효과 / 표지는 전자의 간섭현상을 측정하기 위한 전자간섭계의 전자현미경 사진이다. 전자의 양자역학적 특성 중 하나인 파동성을 관측하기 위하여 반도체를 이용하여 만든 전자간섭계(Young의 슬릿 형). GaAs/AlGaAs 이종접합구조 위에 그림에서와 같이 금속게이트(밝은 색 부분)를 증착하여 다양한 기능을 가지는 양자소자를 제작할 수 있다. 그림은 이중 슬릿 경로 내에 양자점을 삽입하여 양자점을 통과하는 전자의 위상을 관측하기 위한 장치이다. 회색으로 나타난 부분은 전자의 길을 제어할 수 있는 게이트 전극이며, 밝게 표시된 부분은 공중에 띄운 게이트로서, 여기에 음의 전압을 가하면 전자의 길이 쉽게 두 갈래로 갈라진다(아래 삽화의 빨간색 장애물과 동일한 역할을 한다)[부산대 정윤철 교수 제공]. 아래는 양자세계에서의 스키에 대한 삽화로 양자간섭 및 상보성(complementarity)의 기묘함을 잘 나타낸다. 한 사람이 도저히 동시에 갈 수 없는 두 갈래의 길에 스키자국이 선명하게 나는 일은 물론 현실세계에서는 일어나지 않는다. 그러나 양자 세계에서 보이는 이러한 기이함은 양자역학이 갖는 근본적으로 기이한 특성에 대한 핵심적인 질문이며, 결국 반사실성(그림의 스키자국은 사실적이지 않다!), 그리고/또는 비국소성 (nonlocality)에 대한 질문으로 귀착된다[그림은 C. Addams 원작으로, The New Yorker Magazine (1940) 에 실린 삽화의 아이디어를 그대로 따서 전남대학교 물리학과 박사과정의 기영석 씨가 다시 그렸다].
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2011년 9월 20권 9호
초전도 100주년 / 왼쪽 그림: 주요 초전도 물질의 임계온도(Tc)와 발견 연도 도표.(연세대학교 물리학과 경원식 제공) 오른쪽 사진: The levitation of a magnet on top of a superconductor of cuprate type YBa2Cu3O7 cooled at -196◦C. (This figure is licensed under the Creative Commons).
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2011년 7/8월 20권 7/8호
지진 / 아래 그림은 하와이 CTBTO IMS 수중음향관측센서(H11S2)에 포착된 2011년 3월 11일 발생한 일본 토호쿠 대지진 신호이다. 지진 발생으로부터 약 6분 후 가장 먼저 P파가 도착하고, 25분 가량 시간이 더 지난 뒤 강력한 해양 T파가 진앙지로부터 약 3,000 km 떨어진 관측센서에 포착되었다. 약 3-4분간 매우 큰 에너지가 지진에 의해 방출되었음을 관찰할 수 있다. 이후 계속되는 여진의 신호 역시 명확하게 해양 T파로 전달되어 기록되었다. 위 그림은 시간영역에서의 지진 파형이며, 아래 그림은 해당 파형에 관하여 계산된 주파수 영역 정보이다. (사진 제공: 극지연구소 이원상 박사)
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2011년 6월 20권 6호
원자력과 안전 / 2011년 3월 11일, 지진과 쓰나미가 원전을 덮쳐 심각한 방사성물질 누출로 이어져 지구 전체를 불안에 떨게 한 일본 후쿠시마 원전사고. 철저한 안전철학이 조금이라도 결여되면 행복한 삶을 지속 가능하게 할 중추적 에너지 공급원인 원전은 한순간에 우리를 공포에 몰아넣고 아름다운 환경을 피폐화 시킬 수 있다는 것을 분명하게 보여준 사건이고 교훈이다. 자연재해, 극복할 수 없는 대상은 아니다. 혹독한 자연재해를 극복할 수 있는 안전한 원자력발전을 위해 안전계통의 다중성, 다양성, 독립성을 더욱 강화시켜 우수한 품질의 지속가능한 친환경적인 에너지를 공급하여 우리의 삶의 질을 형상시키는 것이 원자력기술이 지향하는 목표이고 책임이다. (사진출처 : 한국수력원자력(주)의 제공자료 및 후쿠시마원전 사고 보도자료)
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2011년 5월 20권 5호
바이오 물질구조 전산모사 / 표지 그림은 전산모사 방법(고해상도 단백질 구조예측 방법)을 이용하여 예측한 단백질의 3차원 구조와 실험을 통해 얻은 실제 구조를 겹쳐본 그림이다. 굵은 선과 나선(helix), 평판 구조(beta sheet)들은 단백질의 백본(backbone)을 표시하고, 가는 선들은 단백질의 사이드체인(side-chain)을 표시한다. 가는 선으로 표시된 단백질의 사이드체인까지 많은 부분이 잘 겹쳐져 있는 것을 확인할 수 있다. 이는 실험을 통하지 않고 전산모사 방법으로 예측한 구조들 중에서 가장 정확한 구조 중 하나로 여겨진다. 실제로 전산 모사로 얻은 구조와 실제구조의 백본 평균제곱거리의 근이 0.48 Å이고 그 유사성이 99퍼센트 이상이어서 어느 것이 실제 구조인지 구별하기가 어려울 정도이다. 아직도 도전해야 할 어려운 문제들이 많지만, 전산모사 방법을 이용하여 이미 상당히 정확한 단백질 모델을 만들어 낼 수 있게 되었다. 예측된 단백질 모델의 정확성이 높아질수록 그 활용도는 높아지게 되며, 실제로 원자수준에서 생명현상을 이해하는데 매우 유용하게 쓰인다. (그림 제공: 고등과학원 주기형 교수)
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2011년 4월 20권 4호
원자레벨의 전자구조: STS 측정기술 / 이번 호의 표지는 특집기사로 다룬 scanning tunneling spectroscopy(STS) 데이터와 이를 측정한 저온 진공 scanning tunneling microscope(STM)의 사진을 이용해 만들었다. 흑백으로 나타낸 Au(111) 표면의 STM 이미지와 대조적으로 각 STS 이미지에서는 원자계단에 산란된 전자들이 만든 물결무늬가 있고 그 물결의 파장이 에너지가 증가함에 따라 감소해 물결의 개수가 줄어드는 것을 볼 수 있다. STM 기기의 사진의 가운데 부근에는 단추 크기만 한 원형 시료 홀더가 있고, 시료는 아래쪽을 보이도록 장착되어 있으며 그 밑에 STM 팁이 있는데 시료와 팁은 사진에 나타나지 않았다. (사진 제공: 고려대 김호원 박사, 강세종 교수)
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2011년 3월 20권 3호
위상 절연체 / 최근 발견된 위상 절연체는 지금까지 우리가 알고 있던 절연체와는 근본적으로 다른 절연체이며, 현재 다양한 연구 기법을 통해 이에 대한 연구가 진행되고 있다. 표지 그림은 위상 절연체의 격자 및 밴드 구조와 함께, 주사 탐침 현미경과 각분해 광전자 분석을 이용하여 얻어진 원자 이미지, 준입자 간섭(quasi-particle interference) 패턴 및 페르미 면(Fermi surface)을 보여주고 있다. (그림 제공: 연세대학교 여인환/최형준/김창영 교수)
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2011년 1/2월 20권 1/2호
포토리소그래피 / 반도체 소자의 크기가 나노미터 사이즈로 줄어가면서 현재까지 사용되는 빛의 파장은 포토리소그래피의 한계점으로 작용하고 있다. 이에 따라 파장이 짧은 EUV 혹은 더 짧은 X-선의 활용이 필수적으로 제기되고 있다. 최근 제 3세대 방사광가속기 혹은 제 4세대 자유전자레이저는 고품질의 매우 강도가 센 X-선을 제공하고 있어 X-선을 활용한 포토리소그래피 기술의 개발이 기대된다. 표지는 포항방사광가속기에 설치된 경 X-선 리소그래피 장치와 마스크를 통과한 패턴의 진행에 대한 결과를 보여주고 있다. (그림 제공: 광주과학기술원 노도영 교수)
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2010년 12월 19권 12호
2010 노벨물리학상 / 표지는 탄소원자가 육각형의 그물모양으로 배열된 구조가 연속적으로 이어진 그래핀(graphene)의 구조와 그래핀을 이용하여 제작한 플렉시블 터치스크린을 보여주고 있다. 그래핀은 원자 한층의 두께를 가져 투명하면서도 매우 뛰어난 전도도를 보일 뿐 아니라 유연한 기계적 특성을 보여 미래 플렉시블 디스플레이의 핵심 소재로 주목받고 있다. (그림 제공: 성균관대 홍병희/안종현 교수, (주)브라이어스 홍지혜, 김민영)
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2010년 11월 19권 11호
뉴트리노 물리학 / 중성미자(neutrino)는 핵분열과 핵융합 반응에서 약력의 효과로 만들어져 우주를 빛의 속도로 떠돌고 있다. 중성미자는 물질과 거의 반응하지 않아 측정하기가 너무 힘들어 오랫동안 실험 물리학자들을 골탕 먹였고, 입자물리의 표준모형이 틀렸음을 단적으로 드러낸 특별한 입자이다. 1998년 일본 수퍼카미오칸데 실험에서 세 종류의 중성미자들 사이에 서로 변환이 일어남을 발견하여 물리학계에 엄청난 파장을 일으켰다. 그 동안 우리는 입자물리학의 관련 대형 실험시설이 남의 나라 연구에 더부살이를 할 수 밖에 없었다. 세 가지의 변환 상수 중 유독 작아 아직도 측정되지 않은 마지막 변환상수를 찾는 세계적 경쟁 속에 순수 국내 기술로 설계, 제작되는 국내 최초의 중성미자검출시설이 영광 원자력발전소 부근에 거의 완공 단계에 있다. (사진 제공: 서울대 김수봉 교수, 전남대 김상현 박사)
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2010년 10월 19권 10호
양자광학과 양자정보과학 / 표지는 제2형의 자발적 매개하향변환(SPDC)을 통하여 1550 nm 통신파장대역에서 편광 얽힘 벨 상태를 생성하고 편광 분석 및 편광 상관관계 측정을 통해 CHSH 부등식의 위배를 검증한 실험(Appl. Phys. Lett. 90, 011116 (2007))이다. 위상정합조건에 따라 signal과 idler 광이 두 개의 빔 형태로 방출된 것(beam-like)과 두 광자가 공선상에서 방출된 것(collinear), 그리고 두 광자가 얽힘 상태로 공간적으로 분리되어 방출된 것(non-collinear)의 공간적인 분포를 직접 측정한 그림이다. (그림 제공: 경성대 노태곤 교수, 울산대 김헌오 교수, ETRI 정태형 박사, 고등과학원 김재완 교수)
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2010년 9월 19권 9호
생체모방기술 / 신경모방소자는 노령화 시대에 매우 유용한 인공감각기관으로 진화할 것이다. 표지에서는 대표적인 두 가지 신경 모방소자를 소개하고 있다. 실리콘 반도체 공정기술과 폴리머 재료를 융합하여 인간의 피부와 같이 유연함, 부드러움, 강건함을 갖는 고성능의 촉각센서(왼쪽, 가운데)와 소리 전달에 중요한 역할을 하는 인간의 귀를 모사한 인공청각기구 인공와우가 이식된 모습(오른쪽)을 모형화한 그림이다. (그림 제공 :한국표준과학연구원 김민석 박사, 한국기계연구원 김완두 박사)
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