남극서 우주 비밀 풀 ‘중성미자’ 포착… 노벨물리학상에 美할전

벨기에 출신… 34년만에 단독 수상 남극 빙하, 거대한 관측기로 활용 ‘유령입자’로 불린 중성미자 탐지 우주의 근원 탐색할 길 열어 프랜시스 할젠 미국 매디슨 위스콘신대 교수. 위스콘신대 홈페이지 캡쳐 남극의 얼음을 활용해 태양계 바깥에서 온 고에너지의 ‘중성미자(Neutrino)’를 처음으로 포착한 프랜시스 할젠 미국 매디슨 위스콘신대 교수(82)가 올해 노벨 물리학상을 받았다. 노벨 물리학상 단독 수상자가 나온 것은 1992년 조르주 샤르파크 유럽 원자력연구소(CERN) 교수 이후 34년 만이다.스웨덴 왕립과학원은 6일(현지 시간) 벨기에 출신 미국 물리학자인 할젠 교수를 노벨 물리학상 단독 수상자로 선정했다. 노벨위원회는 “(남극의) 중성미자 관측소 ‘아이스큐브(IceCube)’ 건설에 결정적으로 기여하고 천체에서 비롯된 고에너지 중성미자를 발견한 공로”를 할젠 교수의 수상 사유로 꼽았다.중성미자는 우주 곳곳에 존재하는 아주 작은 입자다. 전하가 없고 질량이 매우 작다. 태양에서도 끊임없이 만들어져 매초 수백억 개가 손톱만 한 면적을 지나가지만 지구, 심지어 우리 몸을 통과하면서도 다른 물질과 좀처럼 반응하지 않는다. 존재를 알아차리기 어렵다는 점에서 ‘유령입자(Ghost particle)’라고도 불린다.하지만 중성미자는 원자핵과 충돌하면 드물게 푸른 빛이 생긴다. 중성미자가 원자핵과 부딪히면 전하를 가진 다른 입자가 생기고, 이 입자가 이동하면서 푸른 빛을 내는 것이다. 이 빛을 감지하면 중성미자가 온 방향과 에너지를 추정할 수 있다. 할젠 교수는 남극 대륙의 두꺼운 얼음에서 중성미자 탐지의 실마리를 얻었다. 남극의 깊은 빙하 속은 외부의 빛과 각종 방해 신호가 적고 얼음이 투명해 중성미자가 충돌할 때 발생하는 희미한 빛을 관측하기 적합하다. 할젠 교수는 1988년 처음으로 남극 얼음을 거대한 중성미자 검출기로 활용하자는 구상을 제시했다. 1990년대 초 연구진은 얼음 속에 센서를 설치하는 예비 실험에 나섰고, 2004년 남극 아문센-스콧 남극점 기지 인근에서 1㎦ 규모로 확대한 중성미자 관측소 아이스큐브 건설이 시작됐다. 연구진은 남극 빙하 1450~2450m 깊이에 구멍을 뚫고 광센서를 매다는 작업을 7년 동안 진행해 2010년 12월 마지막 센서 설치를 마쳤다. 2011년부터 완성된 관측소가 본격 가동됐다. 할젠 교수의 발견이 이전 연구에 비해 새로운 것은, 아주 높은 에너지의 중성미자까지 관측해냈...