스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 3일(현지시간) 킵 손 미국 캘리포니아공대(칼텍) 명예교수와 배리 배리시 라이고-비르고 과학협력단장, 라이너 바이스 미국 매사추세츠공대(MIT) 물리학과 명예교수를 2017년 노벨 물리학상 수상자로 선정했다고 밝혔다. 공식적인 수상 업적은 ‘중력파’ 검출을 위한 새로운 시험 방법의 이론적, 실험적 구체화다. 약 100년 전 아인슈타인이 이론으로 예측했던 내용을 실험으로 검증했다. 이 때문에 이들은 2016년 발표 이후 ‘노벨상 1순위’로 주목 받았다.

중력파는 질량을 지닌 물체가 가속 운동을 할 때 발생해 주변으로 빛의 속도로 퍼져가는 시공간의 요동이다. 아인슈타인의 일반상대성이론에 따라 존재가 예측됐다. 하지만 빛의 속도로 1년을 가야 하는 거리(1광년)에서 겨우 머리카락 1개 굵기만큼 변화하는 정도로 미세하게 시공간이 요동하기 때문에, 이를 측정하기란 거의 불가능하다는 관측이 지배적이었다.

불가능하다는 통설을 여러 이론 및 실험 물리학자들은 중력파를 검출하려는 시도를 꾸준히 계속했다. 그 가운데 킵 손, 바이스, 배리시 교수가 제안한 레이저 간섭계 중력파 검출기(라이고, LIGO)가 기술적 도약을 거쳐 실제 실험 장비로 건설될 수 있었다. 이 장비는 계속 개선했고 결국 2015년 9월 태양 질량의 수십 배 크기의 블랙홀 두 개가 합쳐지면서 발생한 중력파를 검출했다. 연구팀은 지난해 2월 공식 발표했다. 당시 각각 태양의 36배, 29배 질량을 지녔던 블랙홀들은 합쳐지면서 태양 3개의 질량을 잃었다. 이 질량 만큼의 에너지가 중력파로 변해 지구에 도달했다는 분석이 나온다.

이 업적은 우주를 빛 및 중성미자로 관측하는 데에서 나아가 중력파로 관측할 수 있게 된데 의미가 크다. 이로 인해 더 많은 블랙홀과 초기 우주 관측이 가능해질 것이라고 전문가들은 말한다.

킵 손 칼텍 교수는 1940년 미국 유타주에서 태어나 칼텍과 프린스턴대 대학원에서 물리학을 공부했다. 27살에 모교인 칼텍 교수로 부임해 일반상대성이론과 블랙홀 등 천체물리학의 난제들을 연구해 왔다. 특히 중력 이론의 권위자로, 대학에서 널리 쓰이는 두툼한 교재와 과학서를 두루 펴냈다. 손 교수는 이번 수상의 결정적 계기가 된 중력파 관측 시설 ‘라이고(LIGO, 레이저 간섭계 중력파 관측소)’의 모태가 되는 관측 설비를 약 50년 전에 이론적으로 제안하고 건설, 연구까지 함께한 것으로도 유명하다. 중력파는 우주에서 거대한 질량을 지닌 물체가 움직일 때(가속운동) 발생하는 시공간의 요동으로, 라이고는 이를 측정하는 초정밀 설비다.

손 교수는 2009년 칼텍 교수직을 내려놓은 뒤 영화계에 뛰어들었다. SF 영화 ‘인터스텔라’ 과학 자문에 참여하고 관련 책도 펴냈다.

최형창 기자 [e-mail]
사진/노벨상 위원회