파동의 파장보다 긴 correlation length를 가지고 있는 disordered potential을 통과할 때

intensity가 마치 나무가지처럼 갈라지면서 진행하는 현상을 우리는 branched flow라고 합니다.

 

이런 현상은 electrons, microwave cavities에서 처음으로 발견되었고,

ocean waves, sound waves 등에서도 일반적으로 예측될 수 있다고 알려져 있습니다.

 

신기한 것은 light의 경우 branched flow를 상당히 관측하기 어렵다는 점인데요.

연구진이 비눗방울에서 레이저를 쏠 때 이 branched flow를 볼 수 있다는 연구 결과를 발표했습니다.

 

파동은 진행하는 과정동안 수많은 불규칙성에 의해 전파가 방해받을 수 있지만

원래 가려고 했던 방향대로 최대한 가려는 성질을 가지고 있는데요.

매질의 조건이 적절한 상태가 되면 위에서 말한 branched flow가 발생할 수 있다는 것이죠.

 

많은 자연현상에서 발견될 수 있었던 이 branched flow는

이 발표가 나오기 전까지 한번도 가시광선에서는 발견될 수 없었습니다.

(이 논문이 네이처에 실릴 수 있었던 originality가 여기에 있죠!)

 

의외로 조건은 단순했습니다. (물론 실험 세팅은 매우 어렵다고 합니다.)

아주 얇은 막으로 둥글게 생긴 비눗방울에 레이저를 쏘기만 하면 됐었으니까요.

그러니 그 레이저가 나무가지처럼 갈라지면서 branched pattern을 보인 것이죠.

 

이 연구는 수많은 물리학자에게 branched flow에 대한 insight를 줄 것이라고 기대하며,

현재 활발히 연구가 되고 있는 biological membrane에 대한 물성치 연구에 지대한 영향을 끼칠 것으로 기대한다고 합니다.

(정확하게는 nonlinear media 또는 curved media에서의 branched flow에 대한 새로운 아이디어를 제시할 수 있다고 말합니다. 좀더 공학적으로 말하자면, 광학 또는 총기류와 관련한 부분에 대한 새로운 연구 가능성을 열 수 있다고 합니다.)

 

아래에 영상이 있으니 한번 보시길 바랍니다.