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[2015 노벨 물리학상] ‘유령입자’ 질량 입증한 과학자 2명 수상

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[2015 노벨 물리학상] ‘유령입자’ 질량 입증한 과학자 2명 수상

2015.10.06 21:00
카지타 다카아키 일본 도쿄대 교수(왼쪽)와 아서 맥도날드 캐나다 퀸즈대 교수. - 도쿄대, 캐나다 물리학회 제공
카지타 다카아키 일본 도쿄대 교수(왼쪽)와 아서 맥도날드 캐나다 퀸즈대 교수. - 도쿄대, 캐나다 물리학회 제공

올해 노벨 물리학상은 우주를 이루는 기본입자인 중성미자(中性微子·neutrino)가 질량을 갖고 있다는 사실을 밝혀낸 과학자 2명에게 돌아갔다.


스웨덴 노벨상위원회는 3종류의 중성미자(전자, 뮤온, 타우)가 서로 자유롭게 형태를 바꾸며 ‘변신’을 한다는 사실을 처음 확인한 가지타 다카아키(梶田隆章·56) 일본 도쿄대 교수와 아서 맥도날드(72) 캐나다 퀸즈대 교수를 노벨 물리학상 수상자로 선정했다고 6일 밝혔다.


중성미자는 우주를 가득 채우고 있지만 눈에는 보이지 않는다. 다른 입자와 거의 상호작용을 하지 않아 투명한 유리창을 지나듯 통과해 버려 ‘유령입자’로도 불린다. 쏟아지듯 우주에서 날아온 중성미자는 1cm² 면적에 초당 1000억 개가 우리 몸을 지나가지만 아무런 영향을 미치지 않는다. 지표면도 그대로 관통한다. 이 때문에 중성미자의 존재와 질량을 확인하는 일 자체가 물리학자들에게는 오랜 도전 과제였다.


노벨상위원회는 “3종류의 중성미자가 서로 모습을 바꾸는 ‘중성미자 진동’ 현상을 발견해 중성미자가 질량을 갖고 있다는 사실을 결국 규명했다”며 “이를 통해 물질에 대한 이해와 우주에 대한 근본적인 관점을 바꿨다”고 평가했다.


가지타 교수는 1998년 일본의 지하관측검출기인 ‘슈퍼가미오칸데’를 이용해 지구 반대편에서 날아온 뮤온 중성미자와 전자 중성미자의 비율이 서로 달라진다는 사실을 알아냈다. 슈퍼가미오칸데는 지하 1km에 위치한 폐광을 이용해 지은 거대 중성미자 검출 시설이다.


맥도날드 교수는 태양의 핵융합 과정에서 발생하는 중성미자가 지구에 날아오는 도중 서로 다른 종류로 바뀐다는 사실을 찾아낸 공로를 인정받았다.


가지타 교수와 슈퍼가미오칸데 실험을 공동으로 진행한 김수봉 서울대 물리천문학부 교수는 “중성미자는 우주가 탄생할 때 만들어진 입자인 만큼 중성미자의 성질이 밝혀지면 우주의 비밀도 풀리게 된다”고 말했다.


중성미자는 올해 노벨상 수상의 영예를 안았지만 ‘절대 질량’은 밝혀지지 않는 등 여전히 미스터리 입자다. 김 교수는 “중성미자 3종류 중 어떤 게 가장 무거운지 밝혀내기 위한 연구가 진행 중”이라고 밝혔다.


노벨 물리학상 수상자에게는 총 800만 크로나(약 11억2200만 원)의 상금과 메달, 상장이 주어지며, 상금은 절반씩 받게 된다.


한편 일본은 올해 노벨 생리의학상 수상자를 배출한 데 이어 물리학상 수상자까지 연달아 배출하며 과학 강국임을 전 세계에 확인시켰다. 일본은 카지타 교수를 포함해 지금까지 총 21명의 노벨 과학상 수상자를 배출했다.

 

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