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노벨 물리학상에 가지타·맥도널드 … 일본, 생리의학상 이어 연이틀 수상

중앙일보 2015.10.07 01:51 종합 3면 지면보기
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가지타 다카아키(左), 아서 B 맥도널드(右)

‘신비의 입자’로 불리던 중성미자(中性微子·뉴트리노)에 질량이 있다는 사실을 밝혀낸 과학자들이 올해의 노벨 물리학상을 받게 됐다. 스웨덴 노벨위원회는 가지타 다카아키(梶田隆章·56) 도쿄(東京)대 교수와 아서 B 맥도널드(72) 캐나다 퀸스대 명예교수를 물리학상 수상자로 선정했다고 6일 발표했다. 노벨위원회는 “중성미자의 질량을 확인해 우주의 근원인 물질에 대한 새로운 접근을 이끌어냈다”고 선정 이유를 밝혔다.

‘유령 입자’ 중성미자 질량 측정 성공
가지타 스승은 2002년에 물리학상
대학원 사제가 모두 노벨상 받아

 올해 수상자로 지명된 두 학자는 중성미자가 질량이 있다는 사실을 확인했다. 전자처럼 전기를 띠고 있지 않아 중성미자로 불리는 이 소립자는 유령 같은 존재였다. 1930년대 무렵부터 물리학계에선 이 입자의 존재를 이론적으로 추정했으나 실체 자체가 확인되지는 않았다. 그러다 50년대에 포획법이 발견되면서 핵발전소 등에서 존재가 확인됐다.

 물리학계에선 중성미자의 질량에 대한 논의가 꾸준히 진행돼 왔다. 질량이 제로(0)라는 주장과 미약하지만 질량이 있다는 주장이 맞선 채 그 누구도 질량을 측정하지 못했다. 20년 넘게 진행된 논란에 종지부를 찍은 건 가지타 교수다. 그는 일본 기후(岐阜)현 폐광산 지하 1㎞에 만든 중성미자 검출기 수퍼 카미오칸데를 활용했다. 카미오칸데에는 거대한 수조로 5만t의 물이 저장돼 있는데 여기로 들어오는 중성미자 중 극히 일부는 전자와 충돌해 반대 방향으로 튀어 오른다. 가지타 교수는 98년 중성미자가 검출기에 도달하기 전 진동을 일으켜 또 다른 중성미자로 변환되는 과정을 확인했다. 이를 통해 중성미자의 질량이 전자의 100만분의 1에 해당된다는 결론에 도달했다. 맥도널드 교수는 이와 별도로 중수(重水·중수소와 산소가 결합한 물) 실험을 통해 질량 측정에 성공했다.

 가지타는 2002년 노벨 물리학상 수상자인 고시바 마사토시(小柴昌俊·89)의 도쿄대 대학원 제자로 사제가 동시에 쾌거를 이루게 됐다. 가지타는 노벨상 수상을 통보받은 직후 스승에게 전화를 걸었다. “선생님 덕분입니다”라며 감사의 뜻을 전하자 노스승은 “축하한다. 내 연구를 발전시켜줘 고맙다”고 화답했다. 고시바 부부는 가지타의 결혼 중매를 서기도 했다. 가지타 교수는 “바른 길을 찾아 정확한 결과를 낼 수 있는 연구를 하라는 선생님의 가르침을 잊지 않고 있다”고 말했다.

 사이타마현의 농촌 출신인 가지타 교수는 어려서부터 수학과 과학에 두각을 나타냈다. 일본 언론에 따르면 고교 2학년 때 물리학도를 꿈꾸게 된 그는 사이타마대를 거쳐 도쿄대 대학원에 진학해 평생의 스승인 고시바 교수를 만났다.

도쿄=오영환 특파원, 강기헌 기자 emckk@joongang.co.kr

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