[노벨 물리학상] 2017년 – ‘라이고(LIGO)’ 탐지기와 ‘중력파’ 관찰에 결정적 기여

SWEDEN-US-NOBEL-PHYSICS

▲ 왼쪽부터 라이너 바이스 미국 매사추세츠공과대 명예교수, 배리 배리시 캘리포니아공과대학(캘텍) 교수, 킵 손 캘텍 명예교수
라이너 바이스 (Rainer Weiss)
출생 : 1932, 독일, 베를린
수상당시소속 : 미국, 매사추세츠 주, 케임브리지, 매사추세츠 주 공과대학, LIGO/VIRGO 협력단
배리 C. 배리시 (Barry C. Barish)
출생 : 1936, 미국, 네브라스카 주, 오마하
수상당시소속 : 미국, 캘리포니아, 패서디나, 캘리포니아 공과대학, LIGO/VIRGO 협력단
킵 S. 손 (Kip S. Thorne)
출생 : 1940, 미국, 유타 주, 로건
수상당시소속 : 미국, 캘리포니아, 패서디나, 캘리포니아 공과대학, LIGO/VIRGO 협력단
2017 노벨 물리학상은 “LIGO 검출기 및 중력파 관찰에 대한 결정적인 기여를 한” 라이너 바이스에 절반, 그리고 배리 C. 배리시와 킵 S. 손에게 나머지 절반이 공동으로 수여되었다.
개요

중력파가 마침내 포착되다.

2015년 9 월 14 일, 우주의 중력파가 최초로 관찰되었다. 100여 년 전 앨버트 아인슈타인(Albert Einstein)에 의해 예측된 파동은 두 개 블랙홀(black hole) 사이의 충돌에서 나왔다. 미국에 위치한 LIGO 탐지기에 파동이 도달하기까지 13억년이 걸렸다.

이 신호는 지구에 도달했을 당시 극히 미약했지만, 이는 이미 천체 물리학의 혁명을 불러 일으키고 있다. 중력파는 우주에서 가장 격렬한 사건을 관측하고 지식의 한계를 테스트하는 완전히 새로운 방법이다.

레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)는 20개국 이상에서 온 1,000명이 넘는 연구자들이 참여하는 공동 프로젝트이다. 그들은 함께 거의 50년에 걸친 비전을 실현했다. 2열정과 결단력으로 가득 찬 2017년 노벨 수상자들 하나 하나는 LIGO의 성공에 매우 귀중한 역할을 하였다. 개척자인 라이너 바이스와 킵 S. 손은 이 프로젝트를 완료한 과학자이자 리더인 배리 C. 배리시와 함께 중력파 관측을 위해 지난 40년간 노력을 게을리하지 않았다.

1970년대 중반에, 라이너 바이스는 이미 측정을 방해할 수 있는 배경 소음을 일으키는 원인들에 대해 분석했으며, 이 잡음을 극복할 수 있는 레이저 기반 간섭계인 검출기를 설계했다. 초기에 킵 손과 라이너 바이스는 중력파가 감지되어 인류의 우주에 대한 지식에 혁명을 일으킬 수 있다고 확신했다.

앨버트 아인슈타인이 그의 일반 상대성 이론에서 명시했듯이, 중력파는 우주를 채우며 빛의 속도로 퍼져나간다. 아이스 스케이팅 선수가 회전을 하거나 블랙홀 한 쌍이 서로를 중심으로 돌 때와 같이 하나의 질량이 가속될 때 항상 생성된다. 아인슈타인은 그것이 결코 측정될 수 없을 것이라고 확신했다. LIGO 프로젝트의 성과는 중력파가 지구를 통과할 때, 한 쌍의 거대한 레이저 간섭계를 사용해 원자핵보다 수천 배나 작은 변화를 측정한 것이다.

지금까지 우주탐사에 우주선이나 중성미자와 같은 전자기파나 입자들이 활용되었다. 그러나 중력파는 시공간 그 자체의 혼란에 대한 직접적인 증거이다. 이는 완전히 다르고 새로운 것으로, 보지 못했던 미지의 세계를 열었다. 중력파를 포착하고 그 메시지를 해석하는 데 성공한 사람들에게는 방대한 발견이 뒤따를 것이다.