수십년 간 중력파 쫓은 미국의 ‘영웅’들

영화 ‘인터스텔라’로 유명한 킵 손 교수

레이저 간섭계 아이디어 낸 라이너 와이스 교수

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   101년 만에 중력파를 검출한 성공 뒤에는 오랫동안 중력파를 쫓아온 과학자들이 있었다. 킵 손 미국 캘리포니아 공대 교수가 대표적이다. 일반상대성이론 전문가인 라이너 와이스 교수는 킵 손 교수와 함께 라이고 프로젝트를 공동으로 주도한 인물이다. 

 

“오늘 이 순간 전까지 우리 과학자들은 평온할 때의 시공간만을 관찰할 수 있었습니다. 이것은 마치 잔잔한 해수면만 볼 수 있고, 폭풍우와 파도가 몰아치는 바다는 보지 못했던 것과 같습니다.”

손 교수는 영국 유력매체인 ‘가디언’과의 e메일 인터뷰에서 중력파를 직접 관측하지 못했던 이전까지의 시간에 대해 이 같이 답했다.

 

하지만 새롭게 발견된 서로 주위를 도는 2개의 거대 블랙홀은 시공간에 커다란 폭풍을 일으켰고, 라이고(LIGO)가 이를 성공적으로 관측함으로써 천체 관측의 새로운 지평을 열었다는 것이 손 교수의 평가다.

 

실제로 라이고는 그 이름(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)처럼 ‘중력파 검출기’가 아닌 ‘중력파 관측소’이며, 이후에는 가시광선이나 전파를 이용하는 다른 망원경처럼 중력파를 이용해 천체를 관측하는 데 이용될 계획이다.

아인슈타인이 중력파의 존재를 예측한 뒤 최초로 중력파를 직접관측한 라이고 프로젝트의 성공 뒤에는 영화 ‘인터스텔라’로 대중에게 친숙해진 손 교수가 있다. 1992년 손 교수는 로널드 드레버 캘리포니아공대 교수, 라이너 와이스 미국 매사추세츠공대(MIT) 교수와 함께 라이고 프로젝트의 시작을 주도했다.

일반상대성이론 전문가인 라이너 와이스 교수는 1967년부터 중력파를 쫓기 시작한 인물이다. 하지만 당시만해도 중력파는 물리가 아닌 수학의 영역에 머무르며 물리학자들의 관심을 끌지 못했다.

 

중력파의 아이디어를 낸 아인슈타인만 해도 “중력파는 너무 약하고 어떤 것에도 영향을 주지 않는다, 누구도 검출하지 못할 것이다”라고 낙담할 정도였다.

 

와이스 교수는, 비록 실패했지만, 조제프 웨버 미국 메릴랜드대 교수의 실험에서 중력파를 검출할 아이디어를 얻어 동료 과학자들과 함께 중력파를 검출할 수 있는 레이저 간섭계를 고안했다. 그리고 그가 아이디어를 낸 간섭계가 개량과 개량을 거쳐 마침내 중력파를 검출한 것이다.

 

MIT 뉴스와의 인터뷰에서 와이즈 교수는 “중력파를 찾는 40년 동안 내 어깨 위에는 ‘그게 작동할 것 같냐’며 속삭이는 원숭이 한 마리가 있는 것 같았다”라며 “마침내 원숭이가 어깨 위에서 사라지고 안도를 얻었다”고 말했다.

 

그는 “1916년 당시에는 아인슈타인의 넋두리가 사실이었다”며 “결국 아인슈타인이 옳았다. 대단한 직관력과 통찰력이다”라는 말도 덧붙였다.

손 교수는 러시아 투데이와의 인터뷰에서 “이번 연구는 진정한 공동연구였다”고 팀워크를 강조하며 “이번 연구결과는 시작에 불과한 뿐이며 중력파를 이용한 천체 관측은 21세기 천문학과 우주론의 큰 축을 담당할 것”이라 말했다.

동아사이언스 이우상 기자 idol@donga.com

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