노벨 물리학상에 전자역학 연구자

아고스티니·크러우스·륄리에 3인
원자 속 전자 움직임 측정 빛 구현
자연의 초고속 현상 관측 길 열어

2023년 노벨물리학상은 원자와 분자 내부 전자 세계를 탐구할 수 있는 가장 정밀한 방법을 찾아낸 실험물리학자들에게 돌아갔다.

스웨덴 왕립과학아카데미 노벨위원회는 3일(현지시간) 올해 노벨물리학상 수상자로 피에르 아고스티니(82) 미국 오하이오주립대 교수, 페렌츠 크러우스(61) 독일 막스플랑크 양자광학연구소 및 루트비히 막스밀리안대 교수, 안 륄리에(65) 스웨덴 룬드대 교수를 선정했다고 밝혔다.

노벨위원회는 “이번 수상자들은 원자와 분자 내부의 전자가 이동하거나 에너지를 변화시키는 빠른 과정을 측정하는 데 사용하는 극도로 짧은 빛의 펄스를 생성하는 방법을 개발해 ‘아토초 물리학’을 발전시켰다”고 수상 업적을 설명했다.

아토초는 1초의 10억분의1인 나노초를 다시 10억분의1로 나눈 값으로 펨토초의 1000분의1이다. 전자가 수소 원자를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간은 150아토초다. 기존 펨토초 물리학으로는 화학 변화의 원인 분석과 제어에 한계가 생길 수밖에 없었는데, 이들의 연구 덕분에 이런 한계를 돌파하면서 자연의 초고속 현상을 관측하는 일이 가능해졌다.

정연욱 성균관대 나노과학과 교수는 “사진작가 앙리 카르티에 브레송의 ‘결정적 순간’이라는 작품처럼 이번 수상자들은 분자나 원자 속에서 전자가 움직이는 찰나의 순간을 포착할 수 있는 기술을 만들었다고 볼 수 있다”고 말했다.

아토초 물리학은 일차적으로 화학이나 나노과학의 초정밀 분석 도구에서 물질의 성질이나 양자역학적 현상을 인위적으로 제어하는 도구로 활용할 수 있다.

국내 초고속 광학 분야 석학인 남창희(GIST 물리광과학과 교수) 기초과학연구원(IBS) 초강력 레이저과학연구단장은 “이번 수상자들은 가까운 시일 내에 노벨상을 탈 것으로 모두가 예상했던 이들”이라면서 “이들과 함께 아토 과학의 대가로 불리는 폴 코쿰 캐나다 오타와대 교수가 수상자에서 빠진 것이 의문”이라고 했다. ‘예비 노벨과학상’ 중 하나로 꼽히는 울프상의 지난해 물리학상 수상자로 크러우스 교수, 륄리에 교수와 함께 코쿰 교수가 같은 업적으로 선정됐기 때문이다.

한편 이번에 수상자로 선정된 륄리에 교수는 123년 노벨과학상 역사상 다섯 번째 여성 노벨물리학상 수상자로 이름을 올리게 됐다. 역대 여성 노벨물리학상 수상자는 1903년 마리 퀴리, 1963년 마리아 거트루드 메이어, 2018년 도나 스트리클런드, 2020년 앤드리아 게즈 등 4명이었다.

이번 물리학상 수상자들은 상금 1100만 스웨덴크로나(약 13억 6477만원)를 3분의1씩 나눠 받게 된다. 노벨상 시상식은 알프레드 노벨의 기일인 12월 10일이 낀 ‘노벨 주간’에 스웨덴 스톡홀름(생리의학·물리·화학·문학·경제상)과 노르웨이 오슬로(평화상)에서 열린다.