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[2015년 사라진 과학계 별들](4)레이저를 발명한 물리학자 ‘찰스 타운스’

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[2015년 사라진 과학계 별들](4)레이저를 발명한 물리학자 ‘찰스 타운스’

2015.12.24 07:00

지난 세 해 마지막 과학카페에서 필자는 ‘과학은 길고 인생은 짧다’라는 제목으로 그해 타계한 과학자들의 삶과 업적을 뒤돌아봤습니다.
 
어느새 2015년도 며칠 남지 않았네요. 올 한 해도 여러 저명한 과학자들이 유명을 달리했습니다. 이번에도 마지막 과학카페에서 이들을 기억하는 자리를 마련했습니다.
 
지난해와 마찬가지로 과학저널 ‘네이처’와 ‘사이언스’에 부고가 실린 과학자들을 대상으로 했습니다. ‘네이처’에는 ‘부고(obituary)’, ‘사이언스’에는 ‘회고(retrospective)’라는 제목의 란에 주로 동료나 제자들이 글을 기고했는데 이를 바탕으로 했습니다.
 
올해 ‘네이처’에는 17건, ‘사이언스’에는 4건의 부고가 실렸습니다. 두 저널에서 함께 소개한 사람은 두 명입니다. 두 곳을 합치면 모두 19명이나 되네요. 이들을 사망한 순서에 따라 한 사람씩 소개합니다.
 
찰스 타운스 (1915. 7.28 ~ 2015. 1.27) 레이저를 발명한 물리학자

 

찰스 타운스 - 칼텍 제공
찰스 타운스 - 칼텍 제공

학교나 회사에서 발표를 할 때 빨간 빛이 나오는 포인터를 한번쯤은 사용해봤을 것이다. 이처럼 일상생활 곳곳에 쓰이는 레이저를 발명한 과학자 가운데 한 명인 찰스 타운스(Charles Townes)가 한 세기에 걸친 생을 마치고 영면했다.

 

1915년 미국 사우스캐롤라이나주 그린빌에서 태어난 타운스는 1935년 퍼먼대에서 물리학과 현대언어학으로 학사학위를 받았다. 명문 칼텍 대학원에 지원했지만 떨어지자 듀크대에서 석사학위를 받고 재도전해 입학한 뒤 1939년 동위원소 분리 연구로 박사학위를 받았다.

 

벨전화연구소에 취직한 타운스는 2차 세계대전이 터지자 레이더 연구를 했고 1948년 컬럼비아대 교수가 됐다. 전시에 행한 레이더 연구를 바탕으로 타운스는 1951년 마이크로파 증폭 장치, 즉 메이저(maser)의 작동원리를 떠올린다. 타운스는 1954년 암모니아 기체를 써서 메이저를 구현하는데 성공했다.

 

1958년 아서 숄로와 함께 가시광선을 사용한 메이저, 즉 레이저(laser)를 만드는 방법을 제안한 논문을 발표했다. 2년 뒤 휴즈연구소의 물리학자 시어도어 메이먼이 루비 결정을 써서 레이저를 구현하는데 성공했다. 타운스는 메이저-레이저 원리를 개발한 공로로 러시아의 물리학자 니콜라이 바소프, 알렉산드르 프로호로프와 함께 1964년 노벨물리학상을 받았다.

 

MIT로 옮겨 수년 간 지낸 뒤 1967년 버클리 캘리포니아대에 자리를 잡은 타운스는 천체물리학으로 관심을 돌려 양자전자공학분야의 기술을 도입한 관측장비를 개발했다. 그는 성간 구름에 물과 암모니아 분자가 존재한다는 사실을 밝혀냈고 적외선 관측으로 우리은하 중심에 거대질량블랙홀이 존재한다는 증거를 내놓기도 했다.

 

타운스는 여러 대통령의 과학자문을 맡아 과학정책 결정에도 큰 영향을 미쳤다. 타운스는 과학과 종교가 서로 공존할 수 없다는 생각에 반대했는데, 둘 다 ‘존재라는 미스터리를 이해하고자 하는 욕망’에서 비롯한 활동이라고 봤기 때문이다.

 

※ 필자소개

서울대 화학과와 동대학원을 졸업했다. LG생활건강연구소에서 연구원으로 근무했으며, 2000년부터 2012년까지 동아사이언스에서 기자로 일했다. 2012년 9월부터 프리랜서 작가로 지내고 있다. 지은 책으로 『강석기의 과학카페』(1~4권, 2012~2015),『늑대는 어떻게 개가 되었나』(2014)가 있고, 옮긴 책으로 『반물질』(2013), 『가슴이야기』(2014)가 있다.

 

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