노벨상을 말하다

2002 수상자 정보

2002 수상 업적

The Nobel Prize in Physics 2002 was divided, one half jointly to Raymond Davis Jr. and Masatoshi Koshiba “for pioneering contributions to astrophysics, in particularfor the detection of cosmic neutrinos” and the other half to Riccardo Giacconi “for pioneering contributions to astrophysics, which have led to the discovery of cosmic X-ray sources”.
2002년 노벨 물리학상은 “우주 중성미자의 존재 입증으로 천체물리학에 대한 선구적 공헌”을 인정하여 레이먼드 데이비스와 고시바 마사토시에게 공동 수여되었고, 또한 “우주 엑스선원의 발견”으로 리카르도 지아코니에게 수여되었습니다.

2002 수상 추천문

전하, 그리고 신사 숙녀 여러분.

우리 지구 생명의 근원인 햇빛은 태양이 수축하면서 만들어진 것일까요? 이 질문은 19세기 중반 과학계에 가장 중요한 질문이었습니다. 그러나 1920년이 되어서야 태양의 중심에서 일어나는 핵융합반응, 즉 매우 큰 압력으로 수소가 헬륨으로 변환되면서 많은 양의 에너지가 태양 에너지로 방출된다는 모델이 제안되었습니다.

우주에서 가장 흔히 발견되는 입자인 중성미자는 이러한 핵융합반응 과정에서 매우 많은 양이 발생합니다. 이 경이로운 입자들은 무거운 태양의 질량을 뚫고 나와 우리가 있는 지구까지 거뜬히 도달하는데, 무려 지구표면 1제곱센티미터당 매초 600억 개씩 쏟아져 들어오고 있습니다. 레이먼드 교수는 바로 이 태양 중성미자를 잡기 위한 도전에 나섰습니다. 그보다 조금 늦게 고시바 교수도 이 도전에 합류하였습니다. 그러나 중성미자는 다른 물질과의 반응이 대단히 미약해서 관측하기가 대단히 어렵습니다. 중성미자가 관측될 확률은 지구를 통과하는 중성미자 1조 개 중 단 1개에 불과합니다.

레이먼드 데이비스 교수는 교묘한 관측 방법을 고안하여 사우스 다코다 주의 금광 깊은 곳에서 중성미자를 잡아낼 수 있었습니다. 염소가 다량으로 함유된 액체로 가득 찬 거대한 탱크 속에서 단지 몇 개의 중성미자만이 클로린(염소)과 반응하면서 아르곤을 만듭니다. 1년에 10번 정도 탱크를 비워 아르곤 원자를 헤아리는 방법으로 그는 4반세기 동안 2,000개의 중성미자를 잡아낼 수 있었습니다. 금보다 훨씬 비싼 셈입니다. 고시바 교수 역시 도쿄 서쪽의 카미오카 광산 깊은 곳에서 중성미자를 잡아냈습니다. 그는 자신이 개발한 매우 민감한 측정기를 이용하여 거대한 물탱크 속에서 매우 드물게 중성미자와 물이 반응하면서 발생시키는 빛을 관측했습니다.

태양은 50억 년 후에 백색왜성으로 변하면서 일생을 마칠 것입니다. 그러나 더 무거운 별은 초신성 폭발과 함께 일생을 마칩니다. 핵융합반응이 끝나면 중력으로 별들이 급격히 수축되고, 이에 따라 중성자 별과 블랙홀이 형성됩니다. 그리고 불과 몇 초 만에 100억 년의 수명 동안 태양이 방출했던 총에너지의 100배에 달하는 엄청난 에너지를 방출하는 폭발이 일어납니다. 전체 우주에서 초신성은 흔하지만, 우리 주위에는 매우 드뭅니다. 1987년 2월 23일, 태양까지 거리의 10억 배에 해당되는 17만 광년 떨어진 옆 은하에서 초신성의 폭발이 있었습니다. 그때 불과 수 초 만에 중력에너지가 중성미자로 변환되어 엄청난 양의 중성미자가 지구로 쏟아졌습니다. 그중 1경 개의 중성미자가 고시바의 물탱크에 도달하였으며, 무려 12개가 한꺼번에 포착되었습니다. 초신성 폭발의 이론이 확인된 것입니다.

빌헬름 콘라트 뢴트겐은 엑스선의 발견으로 1901년 첫 번째 노벨 물리학상을 수상하였습니다. 중성미자와 달리 우주엑스선은 지구 대기조차 통과하지 못하지만, 1940년대 말 과학자들은 최초로 태양 표면에서 방출되는 엑스선을 발견했습니다. 리카르도 지아코니 교수는 태양에서 방출된 엑스선이 달에 반사되는 것을 관측할 목적으로 1962년에 6분간 로켓 실험을 실시했습니다. 이 실험에서 그는 대량의 우주엑스선을 발견하였으며, 최초로 태양계의 바깥에서 발생하는 엑스선을 확인했습니다. 지아코니 교수는 계속 엑스선 기술을 발전시켜 엑스선 망원경을 만들었으며 우주엑스선 실험이 잇따라 수행되었습니다. 엑스선 천문학 분야에서 지아코니 교수의 업적은 우주에 관한 우리의 관점을 극적으로 변화시켰습니다. 우주는 천천히 발전해 가는 별과 성운으로만 이루어진 것이 아니라 매우 빠르게 변화하며 어마어마한 양의 에너지를 방출하는 작은 물체들도 포함하고 있음을 보여 준 것입니다. 우주엑스선을 이용하면 블랙홀을 간접적으로 관측할 수 있기 때문에 더욱 특별한 관심을 끌고 있습니다. 데이비스 교수님, 고시바 교수님, 그리고 지아코니 교수님. 여러분의 혁신적인 연구는 우주에 이해의 새로운 장을 열었습니다. 여러분은 잡음을 피해 땅 속 깊은 곳에서, 그리고 대기의 방해를 받지 않기 위해 로켓이나 우주선을 이용한 높은 곳에서 실험을 해왔지만 이제는 모두 지표면 위에 모여 있습니다. 스웨덴 왕립과학원을 대표하여 여러분의 뛰어난 연구 업적에 축하를 드립니다. 이제 나오셔서 전하로부터 노벨 물리학상을 수상하시기 바랍니다.

스웨덴 왕립과학원 페르 칼손