Francis Halzen, IceCube 중성미자 관측소로 2026년 노벨 물리학상 수상

Ars Technica와 Nature의 보도에 따르면 2026년 노벨 물리학상은 위스콘신대학교 매디슨캠퍼스의 Francis Halzen에게 돌아갔다. Ars Technica에 따르면 이 상은 그의 “IceCube 중성미자 관측소에 대한 결정적 기여”와 천체물리학적 원천에서 생성된 고에너지 중성미자의 발견을 기리는 것이다. Halzen은 남극점에 있는 검출기 IceCube의 설계와 건설을 주도했다. IceCube는 1세제곱킬로미터의 남극 얼음을 이용해 먼 우주에서 오는 중성미자를 기록한다.

Halzen은 이탈리아에서 전화로 스톡홀름 기자회견에 참여해 “큰 놀라움이었고, 당연히 예상하지 못했다”고 말하며, 이 연구가 “대규모 협력”의 결과라고 강조했다. 존스홉킨스대학교의 입자물리학자 Danielle Norcini는 그를 이 프로젝트 뒤에 있는 과학적 선구자라고 불렀고, 미국물리학협회(American Institute of Physics) CEO Michael Moloney는 Halzen이 남극 얼음을 중성미자 망원경으로 작동하게 만들기 위한 수십 년에 걸친 노력을 이끌었다고 말했다.

벨기에 태생인 Halzen은 1988년 남극점에 중성미자 관측소를 세우자고 제안했다. Ars Technica에 따르면 그는 물을 검출 매질로 사용하는 제안과 남극에서 전파 수신기로 중성미자 신호를 포착하는 제안이라는 기존의 두 제안을 결합했고, 얼음이 훨씬 더 효과적일 것이라고 결론 내렸다. 그의 연구팀은 뜨거운 물로 약 1킬로미터 깊이의 구멍을 녹여 뚫고, 광센서가 달린 케이블을 그 안으로 내려보냈다. 첫 번째 검출기인 AMANDA는 위쪽 얼음 속 기포가 빛을 산란시키는 바람에 어려움을 겪었다. 1400미터 아래의 얼음은 매우 순수한 것으로 드러났지만 AMANDA는 규모가 너무 작았고, IceCube가 그 자리를 대신했다.

IceCube는 2011년 가동을 시작했다. 5,160개의 광센서가 얼음 속 86개의 케이블에 매달려 있으며, 지나가는 중성미자가 원자핵과 충돌할 때 방출되는 파란색 빛과 자외선을 포착한다. Halzen은 이 검출기가 대기 너머에서 오는 중성미자를 볼 수 있다는 것을 보여주는 데 2년밖에 걸리지 않았다고 말했다. 2014년에는 기록적인 에너지를 지닌 중성미자 3개를 검출했으며, 이들에게는 Bert, Ernie, Big Bird라는 별명이 붙었다. 2017년에는 고에너지 중성미자가 처음으로 특정 원천인 블레이자 TXS 0506+056까지 추적됐다. Nature는 이를 IceCube의 첫 다중신호(multi-messenger) 발견이라고 설명한다. 2022년에는 10년간의 데이터를 분석한 끝에 연구팀이 79개의 중성미자 초과를 보고했고, 이로써 활동은하 Messier 77이 유력한 중성미자 원천 후보가 됐다.

관측소는 여전히 확장 중이다. Ars Technica에 따르면 2월에 완료된 업그레이드로 배열의 하단 중앙 부근에 센서 스트링 5개가 추가됐고, 600개의 새로운 광센서와 보정 장비도 함께 설치됐다. 또한 Ars Technica에 따르면 미국국립과학재단(National Science Foundation)은 지난달 향후 5년간 관측소 운영을 유지하기 위해 5,300만 달러를 지원하기로 약속했다. Halzen은 지금까지의 결과가 여전히 표준모형의 중성미자 물리학과 들어맞는다며 그것이 깨지는 것을 보고 싶다고 말했고, 이번 수상이 자신이 준비 중인 제안의 승인에 도움이 되기를 바란다고 농담했다.