[런던=뉴스핌] 장일현 특파원 = 올해 노벨 물리학상은 남극의 거대한 얼음을 이용해 우주에서 날아오는 고에너지 중성미자를 포착하는 새로운 관측 방법을 제시하고 이를 현실로 구현한 프랜시스 할젠(82) 미국 위스콘신대 매디슨캠퍼스 교수에게 돌아갔다. 

그의 연구는 기존의 빛이나 전파가 아닌 중성미자를 통해 우주를 관측하는 '중성미자 천문학'이라는 새로운 연구 분야를 여는 결정적인 계기가 됐다는 평가를 받는다.

스웨덴 왕립과학원은 6일(현지시각) "아이스큐브(IceCube) 중성미자 관측소에 대한 결정적인 기여와 천체물리학적 기원의 고에너지 중성미자를 발견한 공로를 인정해 할젠 교수를 올해 노벨 물리학상 수상자로 선정했다"고 발표했다.

왕립과학원은 "우주에는 지구의 어떤 실험실보다도 훨씬 강력한 자연 입자 가속기가 존재하지만 그 정체와 작동 원리는 여전히 많은 부분이 베일에 싸여 있다"며 "고에너지 중성미자는 방향이 거의 바뀌지 않고 에너지도 잃지 않은 채 지구에 도달하기 때문에 우주의 극한 환경을 이해하는 데 독보적인 정보를 제공한다"고 말했다.

마크 피어스 노벨 물리학위원회 위원장은 "할젠 교수는 국제 연구진과 엔지니어들을 이끌며 놀라운 관측 장비를 탄생시켰다"며 "그의 끈기와 과학적 비전은 완전히 새로운 형태의 천문학을 여는 길을 열었다"고 평가했다.

중성미자는 질량이 매우 작고 다른 물질과 거의 반응하지 않는 입자로 지구와 인체를 그대로 통과할 정도로 검출이 어렵다. 아주 드물게 원자핵과 충돌할 때만 미세한 빛을 만들어내는데 이를 포착하면 중성미자의 존재와 이동 경로를 확인할 수 있다.

할젠 교수는 지난 1988년 남극의 두꺼운 빙하를 거대한 검출기로 활용하자는 구상을 제시했다. 그는 투명한 얼음 속 깊은 곳에 광센서를 설치하면 중성미자가 원자핵과 충돌할 때 발생하는 희미한 빛을 검출할 수 있다고 판단했다. 남극은 인공적인 간섭이 거의 없고 지질학적으로도 안정적이어서 관측에 최적의 환경을 갖추고 있었다.

이 같은 구상은 국제 공동연구로 이어졌고 연구진은 1㎦에 달하는 얼음층에 수천 개의 광센서를 설치한 아이스큐브 중성미자 관측소를 2011년 완공했다. 

이후 연구진은 극도로 높은 에너지를 가진 중성미자를 잇달아 검출했고 이들 가운데 상당수가 태양계를 훨씬 벗어난 먼 우주에서 기원했다는 사실을 확인했다. 

이를 계기로 우주의 고에너지 천체와 자연 입자 가속기의 실체를 밝히기 위한 연구가 본격화됐다.

노벨상 상금은 1200만 스웨덴크로나다. 시상식은 오는 12월 10일 알프레드 노벨의 기일에 맞춰 스웨덴 스톡홀름에서 열린다.

ihjang67@newspim.com