[비센의 재미있는 과학 이야기] 2015 노벨 물리학상과 중성미자 > 교육칼럼

본문 바로가기
사이트 내 전체검색
교육칼럼

[비센의 재미있는 과학 이야기] 2015 노벨 물리학상과 중성미자

페이지 정보

작성자 석준영 쪽지보내기 메일보내기 홈페이지 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일15-10-08 12:07 조회1,842회 댓글0건

본문

중성미자 비밀 파헤치면 우주의 신비를 풀 수 있는 단초 발견할 수 있어

-------------

 

지난 6일 스웨덴 왕립과학원 노벨 위원회는 올해의 노벨 물리학상 수상자로 일본 동경대학교의 가지타 다카아키(Takaaki Kajita)교수와 캐나다 퀸즈 대학교의 명예교수인 아서 맥도날드(Arthur McDonald)가 선정되었다고 발표하였습니다.

 

노벨 위원회는 이들의 실험결과가 중성미자(neutrino)가 질량을 갖고 있음을 입증할 수 있는 ‘중성미자 진동’를 발견한 것으로 물질 내부에 대한 물리학적 이해를 완전히 바꾸는 게 만든 점이 높이 평가되여 이번 노벨 물리학상을 수여하게 되었다고 발표하였습니다.

 

1943년 노바 스코샤의 신드니(Syndney)에서 태어난 맥도날드 교수는 헬리팍스(Halifax)의 달하우지 대학교(Dalhousie University) 물리학과에서 학사, 석사를 마친후 미국 캘리포니아 공과대학(California Institute of Technology, Caltech)에서 박사학위를 끝내고, 1989년이후 온타리오주의 퀸즈 대학교(Queen’s University)에서 연구를 계속해 왔으며, 2013년 은퇴후 명예교수가 된 이후 지금까지도 계속 중성미자 관련 연구에 참여하고 있습니다.

 

일본의 슈퍼카미오칸데 실험시설은 중성미자 검출을 위한  장치로는 세계에서 제일 큰 규모를 자랑하며 직경 39.3 m, 높이 41.4 m의 커다란 물 탱크에 약 5만 톤의 물을 담고 있습니다.

 

중성미자(neutrino)란 1930년대에 파울리(Wolfgang Pauli, 1900-1958)와 엔리코 페르미(Enrico Fermi, 1901-1954)라는 당대 최고의 입자물리학자들에 의해 이론적으로 먼저 그 존재가 예견되었던 입자로서 빛의 입자인 광자에 이어서 우주에서 가장 많이 존재하는 두번째 입자로 알려져 있습니다. 하지만, 전기적으로 중성이기 때문에 다른 입자들과 거의 반응을 하지 않아 검출 자체가 매우 힘들어 많은 성질들이 아직도 밝혀지지 않는 신비의 입자이기도 합니다.

 

이러한 이유로 중성미자를 유령입자(ghost particle)라고 부르기도 합니다. 검출할 수 없기에, 당연히 그 존재를 느끼는 것은 불가능하지만, 계산상으로는 초당 약 10억개의 중성미자가 엄지 손가락의 손톱정도의 면적을 통과하고 있습니다. 보이지는 않지만, 이 우주를 빈틈없이 꽉 채우고 있는 물질이 바로 중성미자(neutrino)입니다.

 

이렇게 검출이 어렵기 때문에, 그 존재는 1930년대에 예견되었지만, 실험적으로 그 존재가 증명된 것은 그로부터 20여년이 지난 1956년 원자로에서 방출되어 나오는 반중성미자(antineutrino)를 발견한 코웬(Clyde Cowan, 1919-1974)과 레이네스(Frederic Reines, 1918-1998)에 의해서 였습니다.

 

앞서 말씀드렸듯이 중성미자는 전기적으로 중성이기 때문에, 다른 물질들과 크게 상호작용을 하지 않아 검출하는 작업도 매우 정밀한 측정을 요구합니다. 그렇기 때문에, 일반적인 다른 입자들은 잘 도달할 수 없는 고립된 곳에서 실험을 진행하고 되게 됩니다. 

 

바로 이 점이 중성미자 관련 실험들은 대부분 깊은 땅속에서 이루어지는 이유입니다. 이번 노벨 물리학상을 수상한 두 분의 연구 역시 깊은 땅속에서 이루어진 실험들입니다.

 

가지타 교수의 연구는 일본의 기후현 카미오카 광산의 지하 1천 m 깊이에 1996년에 설치된 슈퍼 카미오칸데(Super Kamio-Kande)라는 초대형 실험시설에서 진행되었습니다.

 

슈퍼 카미오칸데 연구시설은 중성미자 검출을 위한  장치로는 세계에서 제일 큰 규모를 자랑하며 직경 39.3 m, 높이 41.4 m의 커다란 물탱크에 약 5만톤의 물을 담고 있습니다.

 

맥도날드 교수의 연구는 캐나다 온타리오주 서드버리(Sudbury) 지역에 광산에 위치한 Sudbury Neutrino Observatory(SNO)라는 연구시설에서 진행되었습니다.

 

SNO는 캐나다에서는 가장 규모가 큰 중성미자 연구시설로서 퀸즈 대학교(Queen’s University)뿐만 아니라, 밴쿠버의 UBC(University of British Columbia)를 포함한 여러 대학들이 공동으로 연구에 참여하고 있는 곳이며, 맥도날드 교수가 이곳의 연구소장으로 재임하고 계십니다.

 

가지타 교수는 1998년 폐광 내부의 슈퍼 카미오칸데 실험시설을 이용해서 지구 반대편에서 날아온 뮤온 중성미자와 전자 중성미자의 비율이 서로 달라진다는 사실을 실험적으로 입증하였고, 맥도날드 교수의 연구는 태양에서부터 날아오는 중성미자가 날아오는 동안에 서로 다른 종류의 중성미자로 변화한다는 사실을 발견한 것으로 이번 노벨 물리학상을 수상하게 되었습니다.

 

이 두가지 발견은 모두 중성미자라는 입자가 하나의 입자에서 다른 입자의 형태로 변화한다는 것을 보여주는 것으로서, 이는 중성미자가 ‘중성미자 진동(neutrino oscillation)’이라는 양자역학적 변화를 일으킨다는 것을 증명한 것입니다.

 

이것이 노벨상을 받을 만큼 중대한 발견이 되는 이유는 이러한 중성미자 진동은 중성미자가 질량을 갖고 있지 않다면 수학적으로 불가능한 변화로서, 이 실험적 결과들 자체가 중성미자가 질량을 갖는다는 것을 증명한 것이기 때문입니다.

 

1930년대 초, 파울리가 처음으로 중성미자의 존재를 예견한 이래로 오랜 기간동안 물리학자들은 중성미자는 질량을 갖지 않는 입자일 것이라고 생각해왔지만, 이들의 발견을 통해 자연의 기본입자에 대한 생각들을 전면적으로 바꾸게 되는 계기가 되었던 것입니다.

 

비록 중성미자가 질량을 갖는 다는 사실은 입증되었지만, 그 질량이 얼마나 되는지는 아직도 알지 못하며, 현재까지 알려진 세가지 종류의 중성미자들간의 상대적 질량차이를 찾기 위한 실험들이 현재 여러 곳에서 진행중에 있습니다.

 

이렇게 눈에 보이지도 않고, 우리들의 삶에 큰 변화를 주지도 못하는 ‘중성미자’라는 것에 대해서 많은 투자를 통해 그 연구를 진행하고 있는 이유는 바로 중성미자를 이해한다는 것이 작은 알갱이의 성질을 밝히는 것으로 끝나는 것이 아니라 드넓은 우주 전체를 이해할 수 있는 중요한 발견이 될 수 있기 때문입니다.

 

넓은 우주 곳곳에서 만들어지지만, 다른 입자들과 상호작용을 거의 하지 않기 때문에 엄청나게 먼 거리도 에너지의 감쇠없이 나아갈 수 있는 중성미자들은 우주 전체의 중요한 정보들을 포함한 채, 지금 이 순간에도 우리의 몸과 주변을 쉴새 없이 통과해 나가가고 있습니다.

 

안타깝게도 아직 우리에겐 중성미자들의 정보가 그리 많지 않기 때문에, 주위에 흔하며 엄청나게 중요한 정보들을 담고 있는 이들이 그냥 스쳐지나가도록 두고 있을 수 밖에 없는 것입니다.

 

중성미자의 성질을 밝혀나가는 것은 바로 이러한 정보들을 읽어들일 수 있는 능력을 갖게 되는 것입니다.  그러기에 우주의 가장 작은 입자 중의 하나인 중성미자의 성질을 이해한다는 것은, 동시에 우주 전체를 이해할 수 있는 중요한 실마리를 얻게 되는 것이라 할 수 있습니다.

 

이 세상의 전체를 이해하기 위해서 세상에서 가장 작은 입자 알갱이 하나에 주목한다. 이것이 순수 물리학만이 갖을 수 있는 매력이 아닐까 생각합니다.

 

석준영.gif

석준영 (비센 학원장)

 

댓글목록

등록된 댓글이 없습니다.

교육칼럼 목록

게시물 검색
Total 955건 6 페이지
교육칼럼 목록
번호 제목 글쓴이 날짜 조회
655 [민동필 박사와의 일문일답] – 목표 지향적 공부 방법 4 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-25 1274
654 [민동필 박사와의 일문일답] – 목표 지향적 공부 방법 3 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-21 1290
653 [민동필 박사와의 일문일답] – 목표 지향적 공부 방법 2 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-14 1801
652 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 조선 전기의 문학과 예술-1 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-14 2078
651 [김바울의 교육칼럼] 아이엘츠 리딩 고득점을 원하는분들을 위한 학습법. 김바울 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-08 1744
650 [민동필 박사와의 일문일답] – 목표 지향적 공부 방법 1 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-08 2545
649 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 조선 초기의 대외 관계-2 신창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-02 3197
648 [민동필 박사와의 일문일답] – 감정에 치우치면 사고력을 키울 수 없어! 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-31 2222
647 [민동필 박사와의 일문일답] – 두뇌를 능동적으로 움직이도록 만드는 목표 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-24 1346
646 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 조선 초기의 대외 관계-1 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-17 2194
645 [민동필 박사와의 일문일답] – 목표 지향적 두뇌능력을 키우는 공부 방법 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-17 1495
644 [김바울의 교육칼럼] 아이엘츠 리딩 시작하시는 분들 위한 학습법. 김바울 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-12 1772
643 [민동필 박사와의 일문일답] – 인간 두뇌에 대한 이해 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-10 1415
642 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 고려의 토지 제도 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-05 2173
641 [민동필 박사와의 일문일답] – 홀로 선다는 것 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-03 1568
640 [민동필 박사와의 일문일답] – 감정의 집단화 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-27 1577
639 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 가야 역사-2 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-22 1890
638 [민동필 박사와의 일문일답] – 행복이란? 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-20 989
637 [민동필 박사와의 일문일답] – 두뇌가 정보를 처리하는 방법 2 (칭찬과 벌을 통한 교육은 배우는 사람을 노… 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-13 1183
636 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 가야 역사-1 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-08 1683
635 [민동필 박사와의 일문일답] – 두뇌가 정보를 처리하는 방법 1 (감정) 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-06 1348
634 [민동필 박사와의 일문일답] – 목표 지향적 두뇌능력이 학교공부에 미치는 영향 3 - 가르치는 사람의 역할 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-29 1415
633 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 조선왕위 계보도 - 2 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-24 1421
632 [민동필 박사와의 일문일답] – 목표 지향적 두뇌능력이 학교공부에 미치는 영향 2 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-22 1570
631 [김바울의 교육칼럼] SAT 고득점을 위한 ESSAY 학습법. 김바울 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-17 1258
630 [민동필 박사와의 일문일답] – 목표 지향적 두뇌능력이 학교 공부에 미치는 영향 1 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-15 1757
629 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 조선왕위 계보도 - 1 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-10 1715
628 [민동필 박사와의 일문일답] – 쉽지만 쉽지 않은 영재의 두뇌능력, 그 이유는? 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-08 1763
627 [김바울의 리사운드 영어교육 칼럼] 김바울 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-03 1708
626 [민동필 박사와의 일문일답] – 영재는 목표 지향적 두뇌능력으로 이룰 수 있어! 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-01 1412
625 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 운현궁 – 조선말, 왕실문화를 거닐다 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-27 1682
624 [민동필 박사와의 일문일답] – 인간의 두뇌는 동물의 두뇌와 어떻게 다른가? 2 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-25 1583
623 [김바울의 교육칼럼] SAT 고득점을 위한 읽기와 쓰기 학습법. 김바울 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-20 1604
622 [민동필 박사와의 일문일답] – 인간의 두뇌는 동물의 두뇌와 어떻게 다른가? 1 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-18 1475
621 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 조선시대의 중앙 정치 조직과 지방 행정 조직 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-13 4937
620 [민동필 박사와의 일문일답] – 생각이 있는 사람과 없는 사람의 차이 2 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-11 1643
619 [김바울의 교육칼럼] SAT 고득점을 위한 어휘학습법. 김바울 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-06 1896
618 [민동필 박사와의 일문일답] – 생각이 있는 사람과 없는 사람의 차이 1 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-04 1357
617 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 주자학과 양명학 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-29 3693
616 [민동필 박사와의 일문일답] – 생각하는 사람과 집착 1 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-27 1092
615 [김바울의 교육칼럼] '코로나19가 바꿔놓은 수업 환경, 능동적인 공부법으로 극복해 보자' 김바울 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-23 2744
614 [김바울의 교육칼럼] 리사운드 영어교육 2 김바울 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-23 1670
613 [김바울의 교육칼럼] 리사운드 영어교육 1 김바울 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-23 1841
612 [민동필 박사와의 일문일답] – 생각과 선택의 차이 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-20 1525
611 [김바울의 자기소개서 교육 컨설팅] 자기소개서 미리 준비하기 김바울 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-15 1987
610 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 임진왜란 때 의병의 활동 – 2 심현섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-15 1988
609 [민동필 박사와의 일문일답] – 박사방 사건과 교육 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-14 1785
608 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 임진왜란 때 의병의 활동 - 1 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-08 2895
607 [민동필 박사와의 일문일답] – 타인의 인정이 가치판단의 기준이 되도록 만드는 교육의 문제점 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-06 1829
606 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 절 구경 갑시다 – 3 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-02 2067
605 [민동필 박사와의 일문일답] – 교육이 개인의 삶에 미치는 영향 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 03-30 1981
604 [민동필 박사와의 일문일답] – 많은 사회문제는 교육이 그 시작점 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 03-23 1668
603 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 절 구경 갑시다 – 2 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 03-19 2025
602 [민동필 박사와의 일문일답] – 배우는 사람의 이해력을 탓하는 교육자의 이면 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 03-16 2071
601 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 절 구경 갑시다 – 1 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 03-12 2590
600 [민동필 박사와의 일문일답] – 지식과 사고력은 두 개의 다른 두뇌능력 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 03-09 2380
599 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 천태종과 조계종 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 03-06 2599
598 [민동필 박사와의 일문일답] – 이름이나 지식에 얽매이면 사고력을 키울 수 없어 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 03-02 1905
597 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 고려의 문벌 귀족 사회 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 02-27 2755
596 [민동필 박사와의 일문일답] – 지식을 배우는 공부는 생각이 필요가 없어 사고력을 늘리지 못한다! 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 02-24 1706
회사소개 신문광고 & 온라인 광고: 604.544.5155 미디어킷 안내 개인정보처리방침 서비스이용약관 상단으로
주소 (Address) #338-4501 North Rd.Burnaby B.C V3N 4R7
Tel: 604 544 5155, E-mail: info@joongang.ca
Copyright © 밴쿠버 중앙일보 All rights reserved.
Developed by Vanple Netwroks Inc.
모바일 버전으로 보기