올해 노벨물리학상, ‘우주 유령입자’ 뉴트리노 포착한 할전 교수 수상

남극 ‘아이스큐브’ 뉴트리노 관측소 책임자

벨기에 출신 미국인…34년 만에 단독 수상

1988년 아이디어 제시…“천문학의 새 길 열어”

‘뉴트리노 관측’ 연구에 기여한 공로로 올해 노벨물리학상을 수상한 프란시스 할선 미국 위스콘신대 매디슨 교수. ⓒ 노벨위원회/연합뉴스

2026년 노벨 물리학상은 남극 지하의 두꺼운 얼음을 이용해 우주에서 날아오는 고에너지 뉴트리노(중성미자)를 포착해 천문학의 새로운 길을 연 프란시스 할전(82) 미국 위스콘신대 매디슨 교수에게 수상의 영예가 돌아갔다. 노벨 물리학상 단독 수상은 1992년 이래 34년 만이다.

스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 6일(현지시간) 올해 노벨물리학상 수상자로 남극 아문센-스콧 남극점 기지에 있는 '아이스큐브(IceCube) 뉴트리노 관측소'의 연구 책임자인 할전 교수를 선정했다고 발표했다. 노벨위원회는 ‘아이스큐브 뉴트리노 관측소에 대한 결정적인 공헌과 천체에서 기원한 고에너지 뉴트리노 발견’을 선정 이유로 밝혔다.

그는 특히 이례적으로 단독 수상자로 호명됐다. 노벨 물리학상 단독 수상 사례는 1992년 폴란드 태생의 프랑스 물리학자이며 다중선 비례 검출기를 발명한 공로를 인정받았던 조르주 샤르파크 이래 34년 만에 처음이다.

뉴트리노는 독특한 존재다. 질량이 매우 작고 다른 물질과 거의 반응하지 않아 ‘유령 입자’로 불린다. 수많은 뉴트리노가 사람의 몸과 지구를 그대로 통과하지만 이를 느낄 수 없는 까닭에 포착해내기도 그만큼 어렵다. 하지만 아주 먼 우주에서 날아오는 동안 방향이 거의 바뀌지 않고 에너지도 잃지 않기 때문에 어디에서 만들어졌는지를 추적하기에 유리하다는 특징을 갖는다.

할전 교수는 1988년 뉴트리노의 존재를 연구하기 위해 남극 지하에 두껍게 쌓인 거대한 얼음 자체를 관측 장비로 쓰자는 아이디어를 제안했다. 그 뒤 그를 중심으로 10여개국 과학자들이 구성한 공동 연구진은 가로와 세로, 높이가 각 1㎞에 이르는 거대한 남극 지하의 얼음덩어리인 아이스큐브를 자연 실험실로 삼아 2011년부터 운영했다.

도널드 트럼프(오른쪽) 미국 대통령이 2018년 6월12일 싱가포르 센토사섬에서 김정은 북한 국무위원장과 대화하고 있다. ⓒ AP/뉴시스

아이스큐브를 이루는 거대한 얼음은 무게만 10억t에 달했다. 이처럼 두꺼운 남극 지하 얼음은 다양한 광선과 입자를 가로막는 필터 역할을 했다. 그런데 먼 우주에서 날아오는 고에너지 뉴트리노는 이렇게 두꺼운 얼음도 아무런 방해도 받지 않고 그대로 통과했다. 결과적으로 뉴트리노만 검출할 수 있는 도구가 만들어진 셈이다.

아이스큐브 연구진은 2013년 뉴트리노를 처음 관측했다. 이후 뉴트리노를 이용해 우주의 고에너지 천체 현상을 연구하는 ‘뉴트리노 천문학’ 발전의 토대를 마련했다. 기존 천문학이 주로 가시광선이나 전파, X선처럼 ‘빛’을 이용해 우주를 관측했다면, 아이스큐브는 뉴트리노라는 전혀 다른 신호로 우주를 들여다볼 수 있게 된 것이다.

노벨위원회는 할전 교수가 단순히 아이디어를 제시하는 데 그치지 않고 국제 연구진과 엔지니어들을 이끌어 거대한 관측소를 실제로 구현했다는 점을 강조했다. 마크 피어스 노벨물리학위원장은 “할전 교수의 끈기와 과학적 비전이 새로운 형태의 천문학으로 가는 길을 열었다”고 평가했다.

할전 교수는 상금 1200만 스웨덴 크로나(약 16억원)를 받는다. 노벨 수상자는 7일 화학상, 8일 문학상, 9일 평화상, 12일 경제학상 순으로 발표될 예정이다.