올 노벨물리학상 美 그로스-폴리처-윌첵

스웨덴 왕립과학원은 5일 오후 7시(한국시간) 원자핵 내 쿼크의 작용을 밝혀 낸 공로로 미국의 데이비드 그로스(63·사진 왼쪽), 데이비드 폴리처(사진 가운데), 프랭크 윌첵 교수(53·사진 오른쪽)를 올해의 노벨 물리학상 공동 수상자로 선정했다고 발표했다.

왕립과학원은 “물질을 이루는 가장 작은 단위인 쿼크에 대한 이들의 연구는 ‘만물의 이론’을 찾아내려는 거대한 꿈을 이루는 데 한 걸음 다가서게 했다”고 선정 이유를 밝혔다.

그로스 교수는 샌타바버라 캘리포니아대에, 폴리처 교수는 캘리포니아공대에, 윌첵 교수는 매사추세츠공대에 각각 재직 중이다. 이들은 1000만크로나(약 15억8700만원)의 상금을 3분의 1씩 나눠 받는다.

자연의 물질은 원자로 구성되고 원자는 원자핵과 전자로 이뤄진다. 또 원자핵은 중성자와 양성자로 구성되고 중성자와 양성자는 다시 쿼크라는 입자로 이뤄진다. 그래서 쿼크는 물질을 이루는 가장 작은 단위이다. 이번 업적은 쿼크와 쿼크 사이에 작용하는 힘에 대한 것이다.

이들은 1973년 원자핵을 이루는 쿼크들 사이에 존재하는 ‘색소 힘(color force)’에 대한 중요한 이론적 발견을 했다.

서울대 물리학부 김제완 명예교수는 “색소 힘은 쿼크가 서로 가까이 가면 없어지고 멀리 가면 거의 무한대가 되는 특징을 가진다”며 “이 때문에 쿼크가 중성자나 양성자에서 빠져 나오지 못한다”고 말했다.

이는 마치 고무줄이 늘어날수록 되돌아오는 힘이 강해지는 것과 비슷하다.

이들의 발견은 이후 ‘양자색소역학(QCD)’ 이론으로 확립됐으며 전자기력, 약력, 강력을 모두 통합하는 이론인 ‘표준모델’에 중요한 기여를 했다고 왕립과학원은 설명했다.

이충환 동아사이언스기자 cosmos@donga.com

박형준기자 lovesong@donga.com