[사이언스타임즈] 2011년 노벨 화학상, 물리학상 수상자 소개

FERRIMAN 2011. 10. 6. 13:08

올해 노벨화학상 이스라엘 셰스트먼 물리학상은 솔 펄머터, 브라이언 슈밋, 애덤 리스 2011년 10월 06일(목)

올해 노벨화학상은 준결정(準結晶) 연구로 고체물질에 대한 이해를 근본적으로 바꿔놓은 대니얼 셰스트먼(Daniel Shechtman·79) 이스라엘 테크니온 공대 교수에게 돌아갔다.

이스라엘에서 출생한 셰시트먼 교수 교수는 테크니온 공대에서 박사학위를 받고 현재 모교 교수로 재직 중이다. 스웨덴 왕립아카데미는 5일 오후 "올해 노벨화학상 수상자로 이스라엘 테크이온 공대 대니얼 셰시트먼 교수를 선정했다"고 밝혔다.

왕립과학아카데미 노벨상위원회는 셰시트먼 교수를 수상자로 선정한 이유에 대해 "액체와 고체 상태 중간에 있는 준결정 연구로 물질에 대한 이해를 근본적으로 바꾸어놓았다"고 전했다. 준주기결정(quasi-periodic crystal)이라고도 하는 준결정이란 원자배열이 일정한 규칙성이 없이 배열돼 있는 것을 말한다.

자연계 결정들의 불규칙성 발견

다른 결정체와 같이 질서 있는 구조를 갖고 있는 것 같지만 규칙적인 간격으로 반복되지 않는다. 1982년 셰시트먼 교수가 준결정 구조를 발견하기 이전까지 과학자들은 자연계에 존재하는 결정(結晶)들이 규칙적으로 배열돼 있다고 믿고 있었다.

▲ 대니얼 셰스트먼(Daniel Shechtman·79) 이스라엘 테크니온 공대 교수 ⓒNobelprize.org

그러나 셰시트먼 교수가 알루미늄 망간 합금의 결정구조를 관철하던 중 기존 결정학 구조에서 존재하지 않는 구조를 발견함으로서 과학자들 간에 결렬한 논란이 이어졌다.

그러나 1984년 미국표준국(현재 미국표준기술연구소)와 펜실베니아대 연구원들이 이를 확인함으로써 세시트먼 교수의 주장이 옳다는 것이 판명됐다. 이후 많은 연구자들이 준결정 연구에 뛰어들어 지금은 기존 광물학에서 볼 수 없었던 새로운 준결정들이 만들어지고 있다.

세시트먼 교수는 노벨상 수상으로 1천만 스웨덴크로네(약 16억7천만원)의 상금을 받는다. 한편 올해 노벨 물리학상은 초신성(超新星) 연구를 통해 우주팽창속도가 가속화되고 있다는 사실을 밝혀낸 천체 물리학자 3명에게 돌아갔다.

스웨덴 왕립과학아카데미 노벨위원회는 4일 오후 호주와 미국 이중국적자인 솔 펄머터(Saul Perlmutter) 미 캘리포니아 버클리대 교수, 미국인 브라이언 슈밋(Brian Schmidt) 웨스턴크릭호주국립대 교수, 미국인 애덤 리스(Adam Riess) 존스홉킨스대 교수를 노벨 물리학상 수상자로 선정했다고 밝혔다.

노벨위원회는 "이들이 특별한 유형의 초신성 폭발을 분석하는 가운데 우주의 팽창속도가 점차 더 빨라진다는 사실을 규명함으로써 아직 알려지지 않은 우주에 대한 궁금증을 풀어내는데 큰 도움을 주었다"고 선정 이유를 밝혔다.

우주팽창 속도 점점 더 빨라진다

초신성은 항성의 마지막 단계로 늙은 별이 폭발하면서 많은 양의 에너지(빛)를 뿜어내는 현상을 말한다. 두 교수는 초신성 중 다른 별을 삼키면서 폭발하는 ‘1a형 초신성’의 밝기가 모두 같다는 점에 착안, 그 밝기로 거리를 추정했다.

이들 3인의 수상자들은 지구에서 멀리 떨어진 50개 이상의 초신성을 추적해 관찰하던 지난 1998년 초신성들이 폭발하면서 내뿜은 빛이 예상보다 약하다는 사실을 알아냈다. 이 현상이 우주의 팽창 속도가 빨라지고 있음을 보여주는 것으로 우주물리학에 큰 영향을 미치는 발견이다.

펄무터는 지난 1988년부터 ‘신성 우주론 프로젝트’, 슈미트는 지난 1994년부터 ‘하이-z 초신성 탐색팀’을 통해 연구를 진행했으며, 리스는 슈미트의 연구진에서 핵심 역할을 해왔다.

이들의 연구결과가 발표되기 전까지 과학자들은 서로 끌어당기는 중력에 의해 우주팽창 속도가 점차 느려진다고 여기고 있었다. 그러나 우주 팽창이 가속화되고 있다는 것은 중력보다 더 큰 힘이 우주에 작용하고 있다는 것을 의미한다.

노벨위원회는 다른 곳에서 연구를 해오던 2개의 연구진이 동일한 결론에 이르렀으며, 이들의 발견대로 우주 팽창이 계속 가속화 된다면 이 우주는 최후에 가서 결국 얼음 상태가 될 것이라고 설명했다.

위원회는 또 가속 현상이 일어나는 원인이 암흑에너지 때문인 것으로 여겨지며 (수상자들의 연구결과로) 우주 공간의 약 4분의 3을 차지하는 것으로 알려져 있는 이 암흑에너지의 정체를 어느 정도 밝힐 수 있게 됐다고 말했다. 중력보다 더 큰 힘으로 여겨지는 우주공간의 암흑에너지는 현재 우주물리학의 최대 수수께끼다.

한편 왕립아카데미가 수여하는 상금 1천만 스웨덴 크로네(약 16억7천만원) 중 절반은 펄무터가, 나머지 절반은 슈미트와 리스가 나눠 받게 된다.

이강봉 객원편집위원 | aacc409@naver.com