남극 얼음 속에 거대한 관측소를 만들겠다는 구상은 어떻게 우주에서 온 입자를 찾아내는 성과로 이어졌을까. 위스콘신대 매디슨의 물리학자 프랜시스 할젠이 2026년 노벨 물리학상을 받은 배경에는 아이스큐브(IceCube) 중성미자 관측소와, 우주 기원의 고에너지 중성미자를 포착한 연구가 있다.
스웨덴 왕립과학원은 10월 6일 할젠에게 물리학상을 수여한다고 발표했다. 수상 동기는 아이스큐브 관측소에 결정적으로 기여하고 천체물리학적 기원의 고에너지 중성미자를 발견한 공로다. 상은 할젠 개인에게 돌아가지만, 관측소를 만들고 연구를 수행한 데에는 국제 공동연구진의 기여가 컸다.
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남극의 얼음이 거대한 망원경이 된 이유
중성미자는 전하가 없고 물질과 거의 반응하지 않아 포착하기 어렵다. 할젠은 투명한 남극 빙하를 거대한 검출 매질로 활용하자는 아이디어를 제안했다. 중성미자가 얼음 속에서 드물게 물질과 반응하면 전하를 띤 입자가 생길 수 있고, 이 입자는 희미한 빛을 낸다. 얼음 깊숙이 설치한 센서들이 빛이 도착한 시간과 분포를 기록하면 중성미자의 에너지와 이동 방향을 추정할 수 있다.
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아이스큐브는 이런 방식으로 우리 은하 바깥에서 날아온 고에너지 중성미자를 찾아낼 수 있게 했다. 빛으로 우주를 관측하는 기존 방식과 다른 ‘중성미자 천문학’의 기반이 마련된 것이다.
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2013년 첫 증거, 2017년에는 특정 천체와 연결
2013년 아이스큐브 연구진은 우주 기원의 고에너지 중성미자 집단이 존재한다는 첫 유력한 증거를 발표했다. 먼 우주에서 온 중성미자를 실제로 포착할 수 있음을 보여준 중요한 이정표였다.
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2017년에는 관측된 중성미자의 방향이 먼 블레이자 TXS 0506+056과 연관된다는 증거가 나왔다. 블레이자는 은하 중심의 활동적인 천체 가운데 하나다. 이 결과는 특정 은하 밖 천체가 중성미자의 근원일 가능성을 보여줬고, 중성미자 관측을 다른 천문 관측과 함께 활용하는 다중신호 천문학의 가능성도 부각했다.
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할젠의 구상과 국제 공동연구
벨기에 태생인 할젠은 위스콘신대 매디슨의 물리학자이자 아이스큐브의 책임연구자다. 남극 얼음을 검출 장치로 활용하자는 그의 구상은 연구진과 엔지니어, 여러 기관이 참여한 국제 협력으로 현실이 됐다. 노벨상은 할젠에게 수여됐으며, 공동연구단 전체가 수상자로 명시된 것은 아니다.
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상금과 2026년 노벨상 발표 일정
2026년 노벨상 상금은 부문별 1,200만 스웨덴 크로나(SEK)로, 전년보다 100만 크로나 인상됐다. 올해 수상자 발표는 10월 5일부터 12일까지 진행된다. 생리의학상은 5일, 물리학상은 6일, 화학상은 7일, 문학상은 8일, 평화상은 9일, 경제학상은 12일 발표 일정이다.
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