노벨물리학상 '물질이 변화하는 새로운 법칙' 밝힌 영국인 과학자 3명 공동 수상

스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 4일(현지 시간) 데이비드 사울리스 교수, 던컨 홀데인 교수, 마이클 코스터리츠 교수 등 3명(왼쪽부터)을 2016년 노벨 물리학상 수상자로 선정했다고 밝혔다.

1·2차원에서는 3차원과 다른 법칙으로 물질의 형태가 변한다는 사실을 밝혀낸 과학자들이 2016년 노벨 물리학상의 주인공이 됐다.

스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 4일(현지 시간) 데이비드 사울리스(David Thouless·미국 워싱턴대 교수), 던컨 홀데인(Duncan Haldane·미국 프린스턴대 교수), 마이클 코스터리츠(Michael Kosterlitz·미국 브라운대 교수) 등 3명을 노벨 물리학상 수상자로 선정했다고 밝혔다.

노벨위원회는 "이들의 연구가 미지의 세계로 가는 창문을 열었다"고 평가한 뒤 "상전이와 물질의 위상을 이론적으로 발견한 공로를 인정해 이들을 노벨 물리학상 수상자로 선정했다"고 밝혔다.

이번 노벨 물리학상을 받은 과학자들의 연구를 이해하려면 상전이 이론을 알아야 한다.

'상전이(相轉移, Phase Transition)'란 물질이 하나의 형태에서 다른 형태로 변하는 현상을 의미한다. 일반적으로 얼음에 열을 가하면 물이 되고, 물에 열을 가하면 수증기가 되는 현상이 바로 상전이다. 똑같은 물질이 열을 받으면 일정한 법칙에 따라 형태가 변하는 것이다. 이는 3차원에서 발생하는 현상이다.

이번에 노벨 물리학상을 받은 3명은 2차원과 1차원에서는 열을 가해도 기존에 알았던 법칙이 아닌 다른 법칙에 따라 상전이가 발생한다는 사실을 밝혀냈다.

사울리스와 코스터리츠 교수는 1972년 영국 버밍엄대학에 있을 당시 공동논문을 통해 2차원에서의 상전이 법칙을 새롭게 밝혀냈고, 이를 기반으로 홀데인 교수는 1983년 1차원에서의 상전이 법칙을 밝혔다.

홀데인 교수는 수상 직후 스웨덴 스톡홀름 기자회견장에 연결된 전화를 통해 "누구나 그렇겠지만 매우 놀랍고 기쁘다"고 소감을 말했다.

상금은 가장 공로가 큰 것으로 인정된 사울리스 교수가 절반(800만 크로네·약 11억원)을, 나머지를 홀데인과 코스터리츠 교수가 각각 나눠 갖는다.

서울대 박제근 물리천문학부 교수는 "사울리스와 코스터리츠 교수의 1972년 논문은 지금까지도 물리학계에 지대한 영향을 미치고 있어 아주 오래 전부터 노벨상 수상 가능성이 높은 것으로 학계에서는 예상했다"며 "홀데인 교수의 논문은 사울리스와 코스터리츠 교수 논문의 연장선상에서 진행된 것"이라고 밝혔다.

한편 사울리스 교수는 1934년생으로, 1958년 미국 코넬대에서 박사학위를 받았다. 1951년생 홀데인 교수는 1978년 영국 캠브릿지대에서 박사학위를 받았으며, 1942년생인 코스터리츠 교수는 1969년 영국 옥스포드대에서 박사학위를 받았다.

3명 모두 영국 출생이다.

[e-mail] 이설영 기자