캐나다 빅토리아대학의 ‘주사 투과 전자 홀로그래피 현미경(STEHM)’은 높이가 4.5m, 중량은 6.35톤에 달한다. 운용 책임자인 로드니 헤링 교수에 따르면 이 현미경은 35조분의 1m라는 전례 없는 수준의 분해능을 자랑한다. 현존하는 어떤 현미경보다, 심지어 망원경보다도 강력한 성능이다.
이런 종류의 현미경들은 파장이 빛의 5분의 1에 불과한 전자를 이용해 이미지를 생성한다. 망원경은 이렇게 할 수 없다. 우주공간의 전자는 워낙 먼 거리에서 날아왔기에 지구에 도달하기 전 굴절 또는 흡수돼 버리는 탓이다.
“전자는 지구에 도달하지 못해도 빛은 도달합니다. 큰 물체보다 작은 물체가 더 잘 보이는 이유 중 하나가 여기에 있습니다.”
또한 현미경 학자들은 표본을 인위적으로 조작할 수도 있다. 영국 임페리얼 칼리지 런던의 광학물리학자 마크 닐 박사의 설명을 빌면 두 개의 레이저로 표본을 비출 경우 현미경 해상도가 300㎚에서 10㎚로 개선된다. STEHM과 같은 전자현미경이라면 원자 단위까지 해상도를 높일 수 있다.
반면 초대형 망원경은 이와 유사한 사례를 찾기 어렵다. 천문학자들은 선형(linear) 분해능보다 각도 분해능에 더 신경을 쓴다. 각도 분해능은 각초(角秒, 3,600분의 1도) 단위로 측정하는데, 허블 우주망원경의 경우 0.1각초 이하의 이미지를 잡아낼 수 있다.
물론 현미경과 망원경의 정확한 비교를 위해서는 인간의 눈이 기준점이 돼야 할 것이다. 그래도 결과는 달라지지 않는다.
실제로 닐 박사에 의하면 정상시력을 가진 사람의 눈은 2만5,000㎚의 선형 분해능과 약 60각초의 각도 분해능을 가진다. 이에 비해 현존 최고 성능 현미경의 선형 분해능은 0.035㎚로 인간의 눈보다 71만4,000배나 좋다. 하지만 가장 좋은 망원경의 각도 분해능은 0.01각초로 눈보다 6,000배 나을 뿐이다.
STEHM - Scanning Transmission Electron Holography Microscopy.
서울경제 파퓰러사이언스 편집부/ANSWERS BY Daniel Engber
