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|  | 데이비드 M. 리 |  | |
| 1996년도 노벨 물리학상은 1972년에 세계에서 가장 기묘한 액체로 꼽히는 초유동체 헬륨-3(3He:원자량이 3인 헬륨)을 발견한 미국 과학자 3명에게 돌아갔다. 헬륨-3 같은 초유동체는 보통의 액체에 존재하는 내부 마찰이 없기 때문에, 어떤 저항도 받지 않고 거침없이 흐른다. 헬륨-3은 보통의 액체가 뚫고 나올 수 없는 틈새나 구멍으로 스며나올 수 있고, 용기의 벽을 타고 올라 밖으로 넘쳐흐르거나 비탈을 거슬러 올라갈 수도 있다.
그러나 더글러스 오셔로프와 데이비드 리, 로버트 리처드슨은 112만 달러의 상금을 받지 않았다. 헬륨-3은 마술을 부릴 수 있기 때문이다. 좀더 정확히 말하자면, 헬륨-3으로 인해 과학자들은 이전에 눈에 보이지 않는 분자와 원자 및 원자구성입자에서 간접적으로만 연구할 수 있었던 특이한 양자역학 효과를 거시적인, 즉 육안으로 보이는 체계 안에서 직접 연구할 수 있게 되었다. 스웨덴왕립과학아카데미는 노벨상 수여장에서 이렇게 말했다. ˝이 특이하고 획기적인 액체에 대한 연구는 총체적 중요성을 가진 개념을 낳았다.˝
이 연구 덕택에 과학자들은 우주를 형성한 최초의 폭발인 ´대폭발´이 일어난 지 1/1,000,000초 뒤에 최초의 구조물들이 우주에 어떻게 형성되기 시작했는가를 이해할 수 있었다. 헬륨-3은 특성을 측정하는 기준이 되는 축의 방향이 달라지면 다른 특성을 보여준다는 의미에서 이방성(異方性)이다. 한 가지 형태의 헬륨-3이 다른 형태의 헬륨-3으로 바뀌는 물리적 변화는 대폭발이 일어난 직후에 순간적으로 일어났다고 여겨지는 우주의 위상 변화의 모델로 이용되었다고 스웨덴왕립과학아카데미는 말했다. 초기 우주에서 그런 변화는 우주끈이라고 부르는 기묘한 선 모양의 결함을 형성했을지도 모른다고 전문가들은 믿었다. 이 끈들은 다시 우주에 최초의 물리적 구조물을 형성했을지도 모른다. 우주끈은 그것이 갖고 있는 독특한 특성 때문에, 최초의 별과 별자리로 진화한 구조물을 형성하기에 더없이 이상적인 후보로 꼽힌다. 이를테면 우주끈은 끝을 가질 수 없고, 닫힌 고리를 형성해야 한다. 우주끈은 원자보다 수조 배나 가늘지만 밀도가 엄청나게 높아서, 우주끈 1m의 무게가 1,020㎏이나 된다.
헬륨-3은 고온초전도체를 이해하고 발전시키는 데에도 도움이 될 수 있다고 스웨덴왕립과학아카데미는 덧붙였다. 1986년에 발견된 이 세라믹 물질은 과거의 초전도체보다 훨씬 더 높은 온도에서 초전도 성질을 유지한다. 또한 헬륨-3과 마찬가지로 고온초전도체는 축의 방향이 달라지면 다른 특성을 나타낸다. 따라서 헬륨-3은 고온초전도체의 행동 모델을 만들고, 어떻게 하면 실내온도와 더 가까운 온도에서 초전도체가 되는 물질을 만들 수 있는가에 대한 일반이론을 개발하는 데 이용될 수도 있다.
리와 리처드슨은 뉴욕 주 이타카에 있는 코넬대학교의 교수이고, 오셔로프는 캘리포니아 주에 있는 스탠퍼드대학교의 교수이다. 헬륨-3을 발견했을 당시, 리처드슨과 리는 코넬대학교의 선임연구원이었고, 오셔로프는 그 연구팀에 있던 대학원생으로 2년 뒤 박사학위를 취득했다. 이들 3명이 헬륨-3의 초유동성을 발견한 것은 운좋은 사고 덕택이었다. 그들은 초유동체를 찾고 있었던 것이 아니라 헬륨-3의 다른 측면을 연구하고 있었다. 저온물리학의 전문가들인 그들은 코넬대학교에 독자적인 냉각장치를 만들었다. 그런데 헬륨-3을 처음 측정할 때, 온도계에 문제가 생겼다. 온도가 절대영도(-273℃)보다 몇천 분의 1℃쯤 내려간 것이다. 그래서 그들은 외부 압력을 서서히 변화시키면서 헬륨-3 샘플의 내부 압력을 측정하기로 결정했다. 스웨덴왕립과학아카데미는 ˝내부 압력이 시간에 따라 달라지는 방식에 변화가 일어난 것을 관찰한 사람은 대학원 연구생인 오셔로프였다˝고 지적했다. 경험이 풍부한 선임연구원들도 그런 사소한 편차는 측정기구의 설명할 수 없는 특성으로 무시해버리고 싶은 유혹에 빠지기 쉬웠다. 그러나 오셔로프는 자신의 관찰을 기구의 특성 탓으로 처리해버리지 않고, 그것이 실제로 존재하는 작용이라고 주장했다.
리는 1931년 뉴욕 주 라이에서 태어나 1959년 예일대학교에서 박사학위를 받았다. 오셔로프는 1945년 워싱턴 주 애버딘에서 태어나 1973년 코넬대학교에서 박사학위를 받았다. 리처드슨은 1937년 워싱턴 D.C.에서 태어나 1966년 듀크대학교에서 박사학위를 받았다.
Michael Woods 글 | 金碩禧 옮김
by http://preview.britannica.co.kr/spotlights/nobel/
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