고에너지 중성미자(뉴트리노)를 통해 우주를 관찰할 수 있게 한 프랜시스 할젠 미국 위스콘신-매디슨대 교수(82·사진)가 2026년 노벨물리학상 수상자로 단독 선정됐다.스웨덴 카롤린스카연구소 노벨위원회는 6일(현지시간) 할젠 교수에게 노벨물리학상을 수여한다고 발표했다. 노벨위원회는 천체물리학적 기원의 중성미자를 발견하고, 활용해 우주를 관찰할 수 있게 한 점을 선정 이유로 밝혔다. 마크 피어스 노벨 물리학상위원회 위원장은 “할젠 교수는 우주에서 날아오는 매우 높은 에너지의 중성미자를 발견했다”며 “중성미자를 관측하고 연구하는 ‘아이스큐브 관측소’의 발전에도 크게 기여했다”고 평가했다.
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중성미자는 우주의 기원 등 근본적인 질문에 답을 찾아줄 단서로 꼽히지만 연구하기엔 매우 까다롭다. 질량이 거의 없고 전하도 띠지 않아 다른 물질과의 상호작용이 거의 없어 ‘유령 입자’라는 별명이 붙을 정도로 검출이 어렵다.
할젠 교수는 1988년 남극의 투명한 빙하 속에 광센서를 설치해 중성미자를 검출하자는 구상을 제시했다. 이후 약 1㎦ 규모의 얼음에 센서를 설치한 ‘아이스큐브’를 2011년 완공했다. 연구진은 고에너지 중성미자를 잇달아 검출했다.
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할젠 교수가 이끄는 국제 공동 연구진은 2023년 남극 얼음 깊숙한 곳에서 운영 중인 ‘아이스큐브 중성미자 관측소’를 통해 우리은하 내에서 방출되는 고에너지 중성미자를 처음으로 확인했다. 10년간 수집한 중성미자 관측 데이터에 기계학습을 적용한 결과다. 아이스큐브에는 우리나라를 포함해 전 세계 14개국, 58개 연구기관에서 350여 명의 연구자가 참여했다.
연구진은 당시 우리 은하 내에서 수천 개의 중성미자 방출원을 확인했고, 이를 통해 기존 관측법으로 촬영한 것과 매우 다른 독특한 우리은하 사진을 공개하기도 했다. 중성미자 기반의 사진은 전자기 에너지가 아니라 물질 입자로 만든 우리은하의 첫 초상화로 알려졌다. 성공, 빛, 전파, X선, 감마선, 중력파 등에 이어 중성미자로 우주를 관측하고 연구하는 ‘중성미자 천문학’의 개막에 한 발 더 다가섰다는 분석이다.
아이스큐브는 지금도 중성미자 상호작용 신호를 지속적으로 수집하고 있다. 피어스 위원장은 “할젠 교수의 끈기와 과학적 비전은 새로운 형태의 천문학으로 가는 길을 열었다”고 했다.
올해 노벨물리학상 상금은 지난해보다 100만크로나가 많은 1200만스웨덴크로나(약 16억원)다.
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정지은 기자 jeong@hankyung.com
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