초전도체 등 ‘별난물질’ 연구…사울레스 등 3명 노벨물리학상

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[AFP=연합뉴스]

(서울=연합뉴스) 김지연 김정은 김수진 기자 = 올해 노벨물리학상은 초전도체 등 ‘별난 물질'(exotic matter)의 연구 방법론을 개척한 데이비드 사울레스(82·미국 워싱턴대 명예교수) 등 영국인 과학자 3명에게 돌아갔다.

스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 4일 올해 노벨물리학상의 절반을 사울레스 교수에게, 나머지 절반을 덩컨 홀데인(65) 프린스턴대 교수와 마이클 코스털리츠(73) 브라운대 교수에게 나눠 주기로 했다고 발표했다.

이들은 1970∼1980년대부터 별난 물질의 상태 및 위상 문제를 꾸준히 연구함으로써 물리학은 물론이고 전자공학 발전 가능성을 한층 넓힌 공로를 인정받았다.

위원회는 이들의 연구가 “물질의 미스터리를 이론적으로 이해하는 돌파구를 마련했고 혁신적 물질의 발전에 관한 새로운 관점을 고안해냈다”고 평가했다.

이어 “이들의 발견은 응집물질물리학 연구를 진흥시켰을 뿐 아니라 새로운 세대의 전자공학과 초전도체 및 미래 양자컴퓨터에 유용할 것으로 기대된다”고 강조했다.

특히 이들은 수학에서 사용하는 위상(位相) 개념을 물리학에 적용하면서 획기적인 진전을 이뤄낸 것으로 평가받는다. 위상기하학(Topology)은 변형력이 가해졌을 때 변하지 않는 물질과 공간의 위상적 성질을 연구하는 수학 분야다.

노벨위원회는 이들은 위상적 상전이와 물질의 위상적 상을 이론적으로 발견했다고 설명했다.

이들은 초전도성이 낮은 온도에서 일어날 수 있고 높은 온도에서는 사라질 수 있다는 위상전이 메커니즘을 증명했다.

위원회는 “이들은 초전도체, 초유동체, 자기 박막 같은 특이한 상태나 위상의 물질을 연구하기 위해 고급수학의 방법론을 활용해 왔다”며 “이런 개척적인 연구 덕분에 오늘날 별난 물질에 대한 추적이 이뤄지고 있고, 많은 이가 재료과학, 전자공학 양쪽에 모두 적용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

토르스 한스 한손 노벨위원회 물리학 위원은 발표장에서 물질의 위상 문제를 설명하면서 도넛 모양의 베이글과 꼬인 고리 모양의 프레첼, 달팽이 무늬 번 등 구멍의 수와 꼬인 정도가 다른 빵을 활용해 물질의 성질과 위상 변화의 차이를 시연해 보이기도 했다.

노벨상 측은 최근 이뤄진 연구 성과가 아니더라도 과거 일군 과학적 성과와 발견이 수십 년간 시간이 흐르며 어떤 영향을 미쳤는지 평가해 수상자를 결정한다.

노벨상 부문별 상금 800만 크로네(약 11억원) 가운데 절반은 사울레스가 받으며 나머지 절반을 홀데인과 코스털리츠가 나눠 받는다.

사울레스 교수는 1934년 스코틀랜드 비어스덴 출생으로 1958년 미국 코넬대에서 박사학위를 받았고 버밍엄대, 워싱턴대 교수를 지냈다. 그는 양자홀 효과와 위상 양자수, 초전도 현상, 핵물질 속성 등을 지속적으로 연구했다.

1942년 스코틀랜드 애버딘 출신으로 1969년 옥스퍼드대에서 박사학위를 받은 코스털리츠 교수는 사울레스 교수와 1970년대 초 버밍엄에서 만나 KT(코스털리츠-사울레스) 상전이를 새로이 이해하는 연구를 함께했다.

두 사람은 1980년대 어떤 물질이 전기를 전도하는지를 결정하는 양자역학 이론 등에 관한 연구 결과를 발표했다. 이들의 연구 성과는 20세기 응집물질물리학에서 가장 중요한 발견으로 평가된다.

홀데인 교수는 1951년 런던에서 태어났으며 1978년 영국 케임브리지대에서 박사학위를 받았다.

노벨물리학상 수상자는 전날 생리의학상(오스미 요시노리·일본·’자가포식’ 연구)에 이어 발표됐으며 화학상, 평화상, 경제학상, 문학상이 다음 주까지 차례로 발표된다. 시상식은 12월 10일 열린다.

토르스 한스 한손 노벨위원회 물리학 위원이 프레첼을 이용해 물질의 위상에 대해 설명하고 있다. [AFP=연합뉴스]

토르스 한스 한손 노벨위원회 물리학 위원이 프레첼과 번, 베이글을 이용해 물질의 위상에 대해 설명하고 있다. [AFP=연합뉴스]
홀데인 교수 [EPA=연합뉴스]

홀데인 교수 [EPA=연합뉴스]

 

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