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[IT뉴스]'상대성이론'도 못 받았다…노벨상 없는 노벨상급 물리학 성과

온카뱅크관리자

2026-10-01 17:57:25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 사이언스誌 5가지 연구성과 집중 조명 
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 1921년 두번째 부인 엘사와 아인슈타인. 미국의회도서관 제공
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 10월 5일 노벨 생리의학상을 시작으로 6일과 7일 물리학상과 화학상이 잇따라 발표된다. 국제학술지 '사이언스'가 지난달 30일(현지시간) 아인슈타인의 상대성이론처럼 현대 물리학의 토대가 됐지만 노벨상을 받지 못한 '노벨상급' 물리학 분야 성과 5가지를 자체 선정해 화제다.
 선정된 성과는 '자유전자레이저(FEL)', 아원자입자인 '글루온'의 발견, 결정 속 전자를 설명하는 개념인 '포논', 양자역학의 비결정론을 검증한 '벨 부등식', 아인슈타인의 '상대성이론'이다.
 자유전자레이저는 1970년대 미국 물리학자 존 메이디가 개념을 제시한 뒤 오늘날 초고속 X선 자유전자레이저(XFEL)의 기반이 됐다. 현재 한국과 독일, 일본, 스위스, 중국도 비슷한 장비를 건설해 연구와 기술개발에 적극 활용하고 있다.
 자유전자레이저는 메이디가 2016년 사망하면서 수상 가능성이 사라졌고 후속 개발 기여자도 여럿으로 수상자 선정이 어려웠다는 분석이 제시됐다.
 2013년 발견된 힉스 입자를 포함해 아원자입자 발견은 현재까지 노벨 물리학상을 열한 차례나 받았지만 글루온의 발견은 아직 상을 받지 못했다. 아원자입자는 원자를 이루거나 원자보다 작은 입자들을 말한다. 
 글루온은 아원자입자인 쿼크를 이어 붙여 양성자와 중성자를 만드는 또 다른 아원자입자다. 글루온은 쿼크 3개를 묶어 양성자나 중성자를 만든다. 쿼크와 글루온이 너무 강하게 결합해 글루온 하나만 따로 만들어내는 것은 불가능에 가깝다는 평가다.
 1979년 독일전자싱크로트론연구소(DESY)의 양전자-전자 탠덤 링 가속기(PETRA)에서 전자·양전자 충돌 실험 뒤 나타나는 세 번째 입자 이동에서 글루온의 존재가 확인됐지만 여러 실험팀과 이론가가 동시에 기여해 최대 3명만 선정하는 노벨상의 인원 제한이 걸림돌이 됐다는 평가를 받았다.
 고체물리 분야에서는 반도체·전기저항·초전도의 핵심 기반 개념인 준입자 '포논'이 꼽혔다. 준입자는 엄밀하게 입자는 아니지만 여러 입자가 상호작용해 나타내는 집단적인 움직임을 하나의 입자처럼 다루는 개념이다. 포논은 고체 안에서 열을 전달하는 진동을 입자처럼 표현한다.
 고체 결정은 양전하를 띤 이온이 반복적으로 배열된 3차원 격자와 그 사이를 채우는 음전하 전자로 이뤄진다. 1929년 스위스 이론물리학자 펠릭스 블로흐는 이 전자들을 설명하는 양자파의 구체적인 수학적 형태를 유도하고 1930년 러시아 이론물리학자 이고리 탐은 결정 격자의 양자화된 진동 이론을 정리해 포논 개념을 정립했다.
 사이언스는 당시 고체물리학이 다른 물리학 분야보다 상대적으로 낮게 평가된 분위기도 영향을 미쳤다는 해석을 내놨다.
 1964년 영국의 이론물리학자 존 벨이 제안한 '벨 부등식'은 양자얽힘을 이용해 '숨은 변수 이론'을 실험적으로 검증할 기반을 마련했다. 양자얽힘은 예를 들어 각 전자의 상태가 두 가지로 중첩돼 불확정적이지만 두 상태가 서로 연관돼 있어 한쪽의 결과가 다른 쪽에 영향을 주는 개념이다.
 벨 부등식은 우주 어딘가에 숨겨진 변수가 존재해 두 전자의 상태가 확률이 아닌 필연으로 이미 정해져 있을 것이라는 '결정론적 우주' 관점을 반박할 판별식 역할을 했다. 이후 존 클라우저·알랭 아스페·안톤 차일링거가 벨 부등식 실험을 수행해 양자역학의 확률적인 성질을 입증하고 2022년 노벨 물리학상을 공동 수상했지만 벨은 1990년 사망해 수상하지 못했다.
 가장 대표적인 노벨상 '누락 사례'는 아인슈타인의 상대성이론으로 꼽혔다. 아인슈타인은 1905년 특수상대성이론과 1915년 일반상대성이론을 정립했지만 노벨위원회가 당시 실험적 검증이 부족하다고 판단하면서 1921년 노벨 물리학상은 상대성이론이 아니라 광전효과를 설명한 부분에 수여됐다.
 사이언스는 이같은 누락 사례들이 연구성과의 중요성만으로 노벨상 수상 여부가 결정되지 않고 검증 시점과 연구자의 생존 여부, 기여자의 규모 문제, 당시 학계의 평가와 노벨위원회의 판단 등이 복합적으로 작용한다는 점을 보여준다고 분석했다.
 사이언스는 소개한 목록이 비슷한 모든 사례를 다룬 것은 아니라는 점을 명확히 했다. 마이클 노먼 미국 아르곤국립연구소(ANL) 아르곤 양자연구소장은 사이언스에 "아마 이런 사례를 100개쯤은 떠올릴 수 있을 것"이라고 밝혔다.
 &lt;참고 자료&gt; - doi.org/10.1126/science.zfts8eu
 [이병구 기자 2bottle9@donga.com]
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