노벨상 수상 핵물리학자 벤 로이 모텔슨

Ben Roy Mottelson

 

미국계 덴마크 물리학자이자 노벨 물리학상 수상자인 벤 로이 모텔슨이 2022년 5월 13일 향년 95세의 나이로 별세했습니다. 모텔슨은 특정 핵이 비대칭적인 모양을 가질 수 있다는 사실을 규명하고 이해하는 데 중요한 공헌을 했습니다. 이 연구로 그는 1975년 노벨 물리학상을 수상했습니다.

 

1926년 7월 9일 시카고에서 태어난 모텔슨은 1947년 퍼듀 대학교에서 물리학 학사 학위를 받았습니다. 그 후 하버드 대학교에서 줄리안 슈윙거의 지도 아래 핵물리학 박사 학위를 취득했습니다. 1950년 졸업 후 코펜하겐의 이론물리연구소로 자리를 옮긴 모텔슨은 1953년 코펜하겐에 있는 CERN의 이론 연구 그룹에 합류했습니다.

4년 후, 모텔슨은 새로 설립된 북유럽 이론물리연구소(Nordita)에 자리를 잡았고, 그곳에서 남은 경력을 쌓았습니다.

 

 

 

[연구관련]

모텔슨이 노벨상을 수상한 연구를 수행한 것은 1950년대 초로, 그 뿌리는 1912년 분자의 회전이 양자화된다는 사실을 최초로 인식한 덴마크 과학자 닐스 비에룸(Niels Bjerrum)의 연구로 거슬러 올라갑니다. 그 후 1938년 에드워드 텔러와 존 휠러는 여기된 핵의 스펙트럼에서 유사한 특징을 관찰했으며, 이는 핵이 회전하기 때문이라고 주장했습니다.

 

그러나 이 효과에 대한 보다 완전한 설명은 1950년과 1951년 코펜하겐 대학의 에이지 보어와 컬럼비아 대학의 제임스 레인워터가 자전이 핵이 구형에서 변형된 결과라는 점을 지적할 때까지 기다려야 했습니다. 이들의 연구는 모든 핵은 완벽한 구형이라는 널리 받아들여진 이론에 도전장을 던졌습니다.

보어와 레인워터는 독립적으로 핵 내부의 중성자와 양성자의 개별 운동과 집단 운동을 결합한 핵의 이론적 모델을 개발하기 시작했습니다. 그들은 핵을 비압축성 유체로 묘사하는 핵의 액체 방울 모델과 껍질 모델을 결합하여 이를 수행했습니다.

 

이 핵의 "집단 모델"을 사용하여 두 사람은 구형이 아닌 액체 방울 속성을 가진 핵에서 개별 핵 궤도가 어떻게 존재할 수 있는지 보여주었습니다. 그 후 모텔슨은 보어와 함께 이론적 모델이 특정 핵의 에너지 수준에 대한 실험 데이터와 일치한다는 것을 확인했습니다.

 

보어, 모텔슨, 레인워터는 "원자핵의 집단 운동과 입자 운동 사이의 연관성을 발견하고 이를 바탕으로 원자핵의 구조 이론을 발전시킨 공로"로 1975년 노벨 물리학상을 공동 수상했습니다.

모텔슨은 노벨상 외에도 1969년 평화를 위한 원자상, 1974년 프랭클린 연구소에서 수여하는 존 프라이스 웨더릴 메달을 수상했습니다. 모텔슨은 보어와 함께 두 권으로 구성된 논문인 '핵 구조'를 공동 집필했습니다. 첫 번째 권인 '단일 입자 운동'은 1969년에, 두 번째 권인 '핵 변형'은 1975년에 출간되었습니다.