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[2017 노벨 물리학상] 중력파 검출한 킵 손, 배리시, 바이스에 돌아가 (상보)

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[2017 노벨 물리학상] 중력파 검출한 킵 손, 배리시, 바이스에 돌아가 (상보)

2017.10.03 18:58

 

킵 손 미국 캘리포니아공대(칼텍) 명예교수 - Keenan Pepper 제공
킵 손 미국 캘리포니아공대(칼텍) 명예교수 - Keenan Pepper 제공

 

라이너 웨이스 미국 매사추에츠공대(MIT) 명예교수. - Michael Hauser 제공
라이너 웨이스 미국 매사추에츠공대(MIT) 명예교수. - Michael Hauser 제공
배리 배리시 라이고-비르고 과학협력단장 - R. Hahn 제공
배리 배리시 라이고-비르고 과학협력단 초대 단장 - R. Hahn 제공

2017년 노벨 물리학상은 모처럼 많은 사람들의 기대와 예상을 빗나가지 않았다. 스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 3일 오전(현지 시각) 11시 45분, 킵 손 미국 캘리포니아공대(칼텍) 이론물리 파인만 명예교수와 배리 배리시 라이고-비르고 과학협력단 전 단장, 라이너 바이스 미국 매사추세츠공대(MIT) 물리학과 명예교수를 2017년 노벨 물리학상 수상자로 선정했다고 밝혔다. 두 사람의 공식적인 수상 업적은 ‘중력파’ 검출을 위한 새로운 시험 방법의 이론적, 실험적 구체화다. 약 100년 전 아인슈타인이 이론으로 예측했던 내용을 실험으로 검증한 것으로, 2016년 발표 이후 ‘노벨상 1순위’로 주목 받아 왔다. 세 사람 외에 공동 수상이 유력하던 로널드 드리버 칼텍 전 명예교수는 올해 3월 별세해 아쉽게도 수상에서는 제외됐다.

 

☞참고 기사 : 노벨상 비껴 간 비운의 학자 로널드 드리버

 

중력파는 질량을 지닌 물체가 가속 운동을 할 때 발생해 주변으로 빛의 속도로 퍼져가는 시공간의 요동으로, 아인슈타인의 일반상대성이론에 따라 존재가 예측돼 왔다. 하지만 빛의 속도로 1년 가야 하는 거리(1광년)에서 겨우 머리카락 1개 굵기만큼 변화하는 정도로 미세하게 시공간이 요동하기 때문에, 이를 측정하기란 거의 불가능하다는 관측이 지배적이었다.

 

하지만 여러 이론 및 실험 물리학자들은 중력파를 검출하기 위한 시도를 꾸준히 계속했다. 그 가운데 킵 손, 바이스, 드리버 교수가 제안한 레이저 간섭계 중력파 검출기(라이고, LIGO)가 기술적 도약을 거쳐 실제 실험 장비로 건설될 수 있었다. 이 장비는 개선을 거듭한 끝에 결국 2015년 9월 태양 질량의 수십 배 크기의 블랙홀 두 개가 합쳐지면서 발생한 중력파를 검출했고, 작년 2월 공식 발표됐다. 당시 각각 태양의 36배, 29배 질량을 지녔던 블랙홀들은 합쳐지면서 태양 3개의 질량을 잃었으며, 이 질량 만큼의 에너지가 중력파로 변해 지구에 도달한 것으로 분석됐다.

 

손 교수와 웨이스 교수가 제안한 라이고는 니은(ㄴ) 자 모양의 긴 진공 터널 안에 광학 장비를 갖추고, 여기에 레이저를 반복적으로 반사시키는 장비다. 중력파가 지구를 지나면 한쪽 터널의 시공간이 아주 조금 늘어나거나 줄어들면서 길이가 변해 반사되던 레이저의 성질에 변화가 생기는데, 이를 검출해 중력파의 통과 여부를 확인한다. 라이고는 2002년 건설돼 2010년까지 관측을 했으나 큰 성과는 없었다. 이에 장비의 민감도를 약 1000배 개선한 어드밴스드 라이고를 2015년 9월부터 운영했는데, 이 장비에서 첫 중력파를 검출했다.

 

킵 손 교수는 이 장비가 가능할 수 있도록 이론적 배경을 제시했다. 배리시 단장은 15개국 1000여 명의 과학자가 참여한 대규모 프로젝트를 성공으로 이끌었다. 바이스 교수와 별세한 드리버 교수는 실험물리학자로 라이고의 기기를 개발하고 성능을 정교하게 다듬는 데 공헌했다.

 

☞ 참고 기사 : 노벨상 받은 중력파 연구자에서 영화 '인터스텔라' 제작까지... 킵 손 교수는 누구?

 

한국중력파연구협력단의 일원으로 중력파 연구에 참여하고 있는 김정리 한국천문연구원 리더급우수과학자는 “우주를 빛(망원경) 및 중성미자(카미오칸데)로 관측하는 데에서 나아가 중력파로 관측할 수 있게 됐다”며 “더 많은 블랙홀과 초기 우주 관측이 가능해질 것”이라고 말했다. 김 박사는 “국제 과학계가 중력파 천문학의 결실을 인정한 것 같다”며 “한국도 14명의 연구자가 현재 참여하고 있는데 좋은 연구를 하고 있으니 결과를 기대해도 좋을 것”이라고 말했다.

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