양자역학 미시세계에서 작동하고 있지만
거시세계에서도 구체화된다는 점 실험해
노벨상 상금 16억원, 3분의 1씩 받게 돼

왼쪽부터 존 클라크(83), 미셸 드보레(72), 존 마티니스(67) 교수. 연합뉴스

올해 노벨물리학상은 본래 미시세계에서 나타나는 양자역학 효과를 거시세계에서도 나타나는 것을 연구한 학자 3명에게 돌아갔다. 존 클라크(83), 미셸 드보레(72), 존 마티니스(67) 교수로, 이들은 모두 미국 대학에 재직 중이다.

스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 “거시적 양자역학적 터널링과 전기회로에서의 에너지 양자화의 발견 공로를 인정해 이들에게 노벨 물리학상을 수여한다”고 7일(현지시간) 발표했다.

클라크 교수는 현재 버클리 캘리포니아대에, 드보레 교수는 예일대와 샌타바버라 캘리포니아대에, 마티니스 교수는 샌타바버라 캘리포니아대에 교수로 각각 재직중이다.

클라크는 1942년 영국 케임브리지에서, 드보레는 1953년 프랑스 파리에서 태어났으며 마티니스는 1958년생이다.

노벨위원회는 이들의 업적을 ‘새로운 규모에서 양자역학을 접하도록 한 연구’라고 요약했다.

위원회는 “물리학의 주요 질문 중 하나는 양자역학적 효과를 보여줄 수 있는 시스템의 최대 크기”라며 “올해 노벨 물리학상 수상자들은 전기 회로로 실험을 해서 양자역학적 터널링과 양자화된 에너지 준위를 손에 쥘 수 있을 정도로 큰 시스템에서 보여줬다”고 설명했다.

양자역학은 원자 단위의 미시 세계에서 나타나는 물리학적 현상을 설명하는 학문이다. 전자와 광자가 입자처럼 또는 동시에 파동처럼 행동할 수 있으며, 관측 전에는 위치와 운동량이 확정되지 않고 확률적으로 존재한다는 내용이 알려져 있다. 이중 슬릿 실험과 슈뢰딩거의 고양이가 양자역학의 특성으로 유명하다.

그런데 양자역학 효과는 일상생활에서 접할 수 있는 거시 규모에서는 명확하게 드러나지 않는 경우가 많다.

하지만 이번 노벨물리학상 수상자들은 양자 터널링이나 에너지 양자화 등 양자역학으로만 규명되는 효과가 미시적 차원뿐만 아니라 거시적 차원에서도 구체적으로 드러난다는 점을 초전도체로 만들어진 전기회로가 설치된 칩을 이용해 보여줬다.

위원회는 “올해 노벨물리학상은 다음 세대의 양자 기술을 개발하는 데 기회를 제공해 줬다”며 양자 암호, 양자 컴퓨터, 양자 센서 등을 차세대 양자 기술의 예로 들었다.

미국물리학협회(AIP)의 회원 월간지 ‘피직스 투데이’의 리처드 피츠제럴드 편집장은 AP통신에 “우리가 볼 수 없고, 만질 수 없고, 느낄 수 없는 그 무엇인가의 스케일을 키워 우리가 인식할 수 있는 스케일로 만들고 이를 바탕으로 뭔가 다른 것을 할 수 있는 기반으로 삼은 것”이라고 설명했다.

정연욱 성균관대 교수는 “양자역학을 보통 작은 원자세계에서 보인다고 하는데, 칩이나 회로를 설계해 만들어도 양자역학이 잘 된다는 걸 처음으로 명명백백하게 보인 것”이라고 말했다.

수상자들은 상금 1100만 스웨덴 크로나(약 16억 4000만원)를 똑같이 나눠서 3분의 1씩 받게 된다.

노벨위원회는 전날 생리의학상을 시작으로 이날 물리학상 수상자를 발표했다. 올해 노벨상 수상자 발표는 8일 화학상, 9일 문학상, 10일 평화상, 13일 경제학상으로 이어진다.

김덕준 기자 casiopea@busan.com