노벨 물리학상, 남극 얼음으로 만든 망원경에 돌아가

2026년 노벨 물리학상은 실험대가 아니라 검출기에 돌아갔다. 남극점 아래 묻힌 1세제곱킬로미터의 고대 얼음이다. 스웨덴 왕립과학원은 10월 6일, 벨기에 티넨에서 태어난 82세 물리학자 프랜시스 할젠에게 IceCube 중성미자 관측소에 대한 결정적 기여와 천체물리학적 기원의 고에너지 중성미자 발견을 인정해 상을 수여한다고 발표했다.

중성미자는 행성과 사람, 그리고 거의 모든 것을 멈추지 않고 통과하는 유령 같은 입자다. 바로 그 점이 중성미자를 유용하게 만든다. 멀리 떨어진 은하에서 온 빛은 먼지에 막히거나 자기장에 휘어질 수 있지만, 중성미자는 그것을 만들어낸 격렬한 사건으로 되돌아가는 곧은 선을 지닌다. 어려운 부분은 하나를 붙잡는 것이다. IceCube는 남극 빙상 자체를 표적으로 삼아 이를 해낸다. 중성미자가 이따금 얼음 분자와 충돌하면 희미한 푸른 빛의 섬광이 생기고, 2킬로미터 이상 깊이에 늘어선 광학 센서 격자가 그 패턴을 기록한다.

할젠은 약 40년 동안 이 아이디어를 가능성 낮은 제안에서 작동하는 관측소로 밀어붙였다. 그는 1969년 KU 뢰번에서 박사 학위를 받았고, 이후 위스콘신대 매디슨에서 경력을 쌓으며 현재 수십 개 기관에 걸쳐 있는 국제 협력단을 구성하는 데 기여했다. 극지 고원에 구멍을 뚫고 그 안으로 검출기를 내리는 일은 물리학만큼이나 공학의 문제였고, 완성하는 데 여러 해의 극지 여름이 걸렸다.

성과는 IceCube가 고에너지 중성미자를 알려진 블레이자, 즉 초대질량 블랙홀이 거의 지구를 향해 제트를 내뿜는 은하까지 추적했을 때 찾아왔다. 그 단 한 번의 검출은 천문학을 하는 새로운 방식을 열었다. 빛이 아니라 입자로 우주를 읽는 방식이다. 연구자들은 이제 이 관측소를 사용해 활동 은하부터 항성 폭발의 여파까지, 자연에서 가장 에너지가 높은 가속기를 연구한다.

이 상은 또한 과학에 있어 놀라운 한 주에 안겼다. 며칠 전 생리의학상은 빛으로 조절되는 이온 통로와, 연구자들이 빛으로 뇌세포를 켜고 끌 수 있게 하는 기법인 광유전학의 공로로 칼 다이서로스, 페터 헤게만, 게오르크 나겔에게 돌아갔다. 두 상은 함께 발견만큼이나 도구와 방법을 기린다. 과학자들이 이전에는 아무도 검증할 수 없었던 질문을 던질 수 있게 해주는 도구들이다.

올해 물리학 뉴스의 다른 곳에서는 워릭대 연구진이 백색왜성을 도는 최초로 알려진 행성을 보고했다. 이 행성은 죽은 별 자체가 방출한 물질에서 형성된 것으로 보이며, 약 270광년 떨어진 곳에서 재로부터 응축된 2세대 세계다. 이는 천문학이 이제 얼마나 희미하고 기이한 신호를 알아차리고 그것이 무엇을 의미하는지 입증하는 데 의존하는지를 일깨워준다.

중국에게 IceCube의 결과는 실질적인 메시지를 담고 있다. 중국은 우주 기반 관측소부터 깊은 지하와 수중 실험까지 자체 대형 과학 인프라를 확장하고 있으며, 할젠의 이야기는 그러한 승부가 결실을 맺기까지 얼마나 오래 걸릴 수 있는지를 보여준다. 1990년대에는 진기한 것으로 보였던 검출기가 한 분야를 바꾼 도구가 되었다.

이제 80대인 할젠은 경력의 상당 부분을 세계의 바닥에 있는 얼음 덩어리가 왜 수고할 가치가 있는지 설명하는 데 바쳐왔다. 이번 주, 노벨 위원회는 그에게 동의했다.