이 상은 국제순수·응용물리연맹(IUPAP) 산하 국제초고강도레이저위원회(ICUIL)가 초대 위원장인 요시아키 가토 교수를 기리기 위해 제정한 국제학술상이다. 시상식과 수상 기념 강연은 지난 8~13일 영국 스코틀랜드 세인트앤드루스에서 열린 ‘제11회 국제 초고강도 레이저 학술대회’에서 진행됐다.
남창희(왼쪽) GIST 물리·광과학과 명예교수가‘2026 IUPAP 요시아키 가토 상’ 시상식에서 기념 촬영을 하고 있다. (사진=GIST)
연구진은 2016년 레이저 에너지를 20펨토초라는 짧은 시간에 집중시켜 최대출력 4.2페타와트를 구현했다. 1펨토초는 1000조분의 1초, 1페타와트는 1000조와트로, 당시 세계 최고 레이저 출력 기록이었다. 2021년에는 빛을 좁은 면적에 집중시켜 1㎠당 1.1×10²³와트의 레이저 세기를 달성했다.
이러한 기술은 블랙홀과 초신성, 자석별 등 강한 전자기장이 존재하는 우주 환경의 물리현상을 실험실에서 연구하는 기반이 됐다.
연구진은 레이저로 가속한 고에너지 전자를 또 다른 초고강도 레이저와 충돌시켜 ‘비선형 콤프턴 산란’ 현상을 구현하고, 수백 메가전자볼트(MeV)의 고에너지 감마선이 발생하는 것을 실험으로 입증했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 포토닉스’의 2024년 11월호 표지논문으로 선정됐다.
입자 가속과 엑스선 발생 연구에서도 성과를 냈다. 나노미터 두께의 미세구조 표적에 레이저를 쏘아 양성자를 110MeV가 넘는 에너지로 가속한 연구는 지난해 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 게재됐다. 탄소나노튜브 플라스마를 활용한 고휘도 경엑스선 발생 연구는 2023년 ‘네이처 포토닉스’에 발표됐다.
남 명예교수는 약 40년간 빛의 성질과 초고속 현상, 초고강도 레이저 물리 등을 연구해 왔다. 미국물리학회(APS)와 미국광학회인 옵티카 펠로우로 선출됐으며 국제 학술활동과 공동연구에도 참여해 왔다.
남 명예교수는 “2003년부터 국내에서 꾸준히 이어온 초고강도 레이저 연구가 세계 최고 기록과 새로운 물리현상 규명이라는 성과로 이어졌다”며 “우리나라에서도 오랜 기간 기초과학 연구에 매진하면 세계를 선도하는 성과를 거둘 수 있음을 보여주는 사례로, 앞으로도 다양한 기초과학 분야에서 이러한 연구성과가 나오기를 기대한다”고 말했다.
