수상 업적

The Nobel Prize in Physics 1996 was awarded jointly to David M. Lee, Douglas D. Osheroff and Robert C. Richardson “for their discovery of superfluidity in helium-3″. 1996년 노벨 물리학상은 “헬륨 -3의 초유동성 발견”으로 데이비드 리, 더글러스 오셔로프, 로버트 리처드슨에게 공동 수여되었습니다.

수상 추천문

전하, 그리고 신사 숙녀 여러분. 우리가 숨쉬는 공기엔 산소와 질소만 있는 것이 아닙니다. 적은 양의 다른 가스도 포함되어 있는데, 그중에는 지구의 온실 효과와 관련하여 자주 언급되는 이산화탄소가 있습니다. 그 외에 대기의 100만분의 5만 차지할 정도로 적은 양이지만 불활성 가스인 헬륨도 포함되어 있습니다. 이 원소는 두 가지의 동위원소로 존재하는데, 무거운 것은 헬륨―4이고 가벼운 것은 헬륨―3입니다. 무거운 동위원소가 헬륨의 대부분을 차지하고 있고, 가벼운 헬륨―3은 얼마 되지도 않는 전체 헬륨 양의 100만분의 1 정도에 불과합니다. 올해의 노벨 물리학상은 바로 이 헬륨―3에 관한 연구에 주어졌습니다. 데이비드 리 교수, 더글러스 오셔로프 교수, 로버트 리처드슨 교수는 수 세제곱센티미터의 헬륨―3을 사용한 실험으로 오늘 노벨상을 받게 된 발견을 하였습니다. 그들은 압력, 온도와 부피를 변화시키면서 그들 사이의 관계를 주의 깊게 관찰했습니다. 그 결과 그래프에서 그들은 절대온도 1,000분의 1도 정도에 해당되는 두 개의 작은 돌기를 발견했습니다. 대부분의 과학자들은 이런 정도의 변화를 측정 장비의 사소한 문제로 치부한 채 어깨를 으쓱해 버리고 말았을 것입니다 그러나 이 세 명의 과학자는 그렇지 않았습니다. 새로운 자성상태가 이런 식으로 드러난 것은 아닐까? 이 과학자들이 실제로 찾고 있던 것은 고체 헬륨―3의 자성이었습니다. 처음에는 이것이 그들이 찾고 있던 자성이라고 믿었습니다. 그러나 측정 결과는 기대했던 것과 완벽하게 일치하지 않았습니다. 병원에서 사용되는 자기공명영상MRI 시스템과 동일한 방법으로 분석한 결과 리 교수와 오셔로프 교수, 그리고 리처드슨 교수는 이 현상이 고체상태의 헬륨―3가 아닌 액체상태의 헬륨―3에서 일어나는 현상임을 밝힐 수 있었습니다. 말하자면 그들은 두 개의 새로운 초유체 상태로 존재하는 액체헬륨―3를 발견한 것입니다. 이 연구팀은 결국 3개의 초유체상을 발견했는데, 기초 연구에서 흔히 그렇듯 그들도 원래 계획했던 것과는 전혀 다른 어떤 것을 발견한 것입니다. 이전까지 헬륨―4에서만 나타나던 초유체는 대단히 특이한 거동을 보입니다. 초유체는 여러 형태로 발현되는데, 점도가 전혀 없어서 도자기의 미세한 구멍을 통해서도 새어 나옵니다. 때문에 유약을 칠하지 않은 도자기 그릇에는 보관할 수가 없습니다. 빈 비커를 초유체에 반쯤 담그면 초유체는 비커의 벽을 따라 올라가 비커 속으로 넘어 들어갑니다. 초유체 현상을 근본적인 원자 수준에서 기술할 때 우리는 원자들이 보스`―`아인슈타인 응축을 한다고 말합니다. 그 말은 모든 원자들이 동일한 양자상태를 가진다는 것인데, 이러한 응축은 보손이라고 부르는 입자들에서만 가능합니다. 한편 페르미온이라고 부르는 입자들은 이러한 응축을 일으킬 수 없습니다. 그러나 놀랍게도 헬륨―3 원자는 페르미온입니다. 즉 보스`―`아인슈타인 응축이 일어나 초유체가 되는 것이 불가능한 원자가 초유체 상태로 존재한다는 것입니다. 그 설명의 실마리는 원자들이 짝을 지어서 궤도를 이루어 돌면서 그 짝이 보손처럼 거동한다는 데 있었습니다. 이런 식으로 헬륨―3도 보스`―`아인슈타인 응축을 할 수 있으며, 따라서 초유체 상태로 존재할 수 있었던 것입니다. 리, 오셔로프, 리처드슨 교수의 발견은 전 세계 저온 연구실의 연구를 활성화시켰습니다. 액체헬륨 ―3에서 일어나는 초유체로의 상전이 현상은 미시세계의 양자법칙이 물질의 거시적 거동을 지배하는 경우가 있음을 보여 주는 것입니다. 이 현상은 극저온에서의 온도를 정의하기 위해서도 사용되고 있으며, 고온 초전도체를 이해하는 데에도 기여하였습니다. 최근에는 ‘우주끈cosmic string’들이 어떻게 형성되는지를 이해하는 데에도 사용되었습니다. 리 교수님, 오셔로프 교수님, 그리고 리처드슨 교수님. 여러분은 헬륨―3의 초유체상태를 발견한 공로로 1996년 노벨 물리학상을 시상하게 되었습니다. 여러분의 발견은 응축물질의 상태에 관한 지식을 크게 확장시켰습니다. 스웨덴 왕립과학원을 대표해서 축하의 말씀을 드립니다. 이제 나오셔서 전하로부터 노벨상을 수상하시기 바랍니다.