[한인협 = 김지윤 기자]영국에서 태어나 현재 미국에서 활동하는 과학자 3명이 2016 노벨물리학상의 영예를 안게 됐다. 

스웨덴 왕립학술원은 지난 4일(현지시간) 데이비드 사울레스(82) 미국 워싱턴대 명예교수와 마이클 코스털리츠(74) 브라운대 교수, 덩컨 홀데인(65) 프린스턴대 교수 3명을 2016년 노벨 물리학 수상자로 공동 선정했다고 밝혔다.

불룸버그 통신 등 현지 언론에 따르면 왕립학술원 측은 올해의 물리학상 수상자들에 대해 ‘이종 물질(exotic matter)’로 알려진 미지의 존재에 대한 비밀을 밝혀내는데 기여하고, 과학자들이 새로운 물질을 디자인하는데 큰 도움을 준 것을 수상 이유로 들었다.

또한 노벨위원회는 해당 과학자들이 ‘위상적 상전이(topological phase transition)’와 물질의 ‘위상적 상(topological phases of matter)’을 이론적으로 체계화한 공로를 인정해 수상하게 됐음을 알렸다.

이어 이들이 초전도체와 초유동체, 박막마그네틱 필름과 같은 이종 물질 상태를 연구하기 위한 돌파구를 마련했다고 설명했다.

상전이는 물이 얼음이 되거나 끓는 물이 기체로 변하는 것이 대표적 사례로, 기체와 액체, 고체 등의 물질이 열과 전기 등의 자극을 받아 서로 다른 형태로 변하는 물질 변화를 말한다.

상전이 이론은 그간 인간이 생활하는 3차원을 배경으로 활발히 논의됐으나, 1·2차원에서의 상전이는 변수가 많고 규명이 어려워 학계의 주목을 받지 못했다. 사울리스 교수는 제자 코스털리츠 교수와 2차원 환경 위상 상전이를 발견했다. 초전도·초유체 현상이 박막에서는 일어나지 않는다는 1970년대 당시 주류 이론을 뒤집고 초전도 현상이 저온에서 일어날 수 있다는 사실을 증명한 것이다. 또 초전도 현상이 고온에서는 발생하지 않는다는 점을 밝혔다.

홀데인 교수는 1980년대에 위상학적 상전이를 1차원에 환경에서 발견했다. 일부 물질에서 발견되는 소자철 연쇄 특성을 이해하는 데 적용되는 방식을 발견했다.

 

그러나 이 3명의 수상자들은 고체와 액체, 기체 상태의 위상 전이가 2차원에서는 일어나지 않는 사실을 이론으로 밝혔다. 특히 사울레스 교수와 코스털리츠 교수는 지난 1972년 논문을 통해 이 같은 사실을 최초로 알렸다. 또 홀데인 교수는 1차원에서 물질의 위상 전이 이론을 확립했다.
세 공동 수상자들은 모두 영국 출생이나 사울리스 교수와 코스털리츠 교수는 인구 규모에 비해 이름난 과학자를 많이 배출해 낸 스코틀랜드 출신이다.

올해 물리학상 수상자들은 상금 800만스웨덴크로네 우리돈 10억2500만원을 받게 된다.

 

 

 

 

김지윤 기자  dpdjxhtm1234@naver.com