올해의 노벨 물리학상은 양자광학이라는 새로운 분야를 정립한 미국의 로이 글라우버(80·하버드대)와 존 홀(71·콜로라도대 및 미국표준기술연구소), 독일의 테오도어 핸쉬(63·막스플랑크연구소)에게 돌아갔다. 스웨덴왕립과학원은 4일 “글라우버를 빛의 결맞음 이론을 정립한 공로로, 홀과 핸쉬를 정밀 분광학 개발에 기여한 공로로 수상자로 선정했다”고 밝혔다.
최근 위치확인시스템(GPS)이나 초정밀 원자시계 등에 적용되고 있는 이들의 연구는 빛을 광자 단위에서 양자역학적으로 조명한 연구이다. 글라우버의 빛의 결맞음 이론은 한마디로 레이저가 보통의 백열등과 어떻게 다른가를 설명해주는 이론이다.
광자들이 중구난방으로 나오는 백열등 빛과는 달리 레이저는 광자들이 박자를 맞춰 행진하듯 위상(位相)을 맞춰 나오는 빛인데, 글라우버는 서로 다른 빛끼리 결맞음 정도가 어느정도인지 알 수 있는 수식을 1963년 ‘피지컬 리뷰 레터스’에 처음 제시했다. 이는 양자역학을 과학현상에 처음으로 적용한 ‘양자 광학’의 탄생인 셈이다.
노벨물리학상의 나머지 절반을 차지한 홀과 핸쉬는 빛을 매우 정밀하게 측정하는, ‘정밀 분광학’을 개발시킨 주인공들이다. 이들이 개발한 ‘광 주파수 빗’기술은 참빗으로 곱게 머리카락을 빗듯 10의 15제곱분의 1의 정밀도로 주파수를 정밀하게 쪼개 볼 수 있다.
서울대 물리학과 제원호 교수는 이를 “서울에서 부산까지 고속도로에 바이러스의 위치를 측정할 만한 정밀도”라고 설명했다. 이들의 ‘광 주파수 빗’은 마이크로파와 광파라는 다른 영역의 주파수 빛을 연결시킴으로써 정밀한 시간과 거리 측정이 가능토록 해 준다.
상금 1,000만크로네(13억5,000만원)는 글라우버에게 500만크로네, 홀과 핸쉬에게 각 250만크로네씩 나뉘어 주어진다
김희원 기자 hee@hk.co.kr
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