餘分D: physics and fun

직업별 명성치와 능력과의 상관관계

ExtraD — Sun, 29 Apr 2012 11:48:09 GMT

[1] 새해 첫 4개월 많이 바쁘다는 핑계로 블로그를 오래 방치했었네요.

[2] 과학자의 명성은 스킬-efficiency가 대단히 낮지만 분명한 positivie correlation이 있다는 아래 그래프를 보여드립니다. 다른 분야와의 상대적인 비교가 다분히 주관적이지만 아마 과학계에 있는 분들은 이 그래프에 동의하실 것 같습니다.

[3] LHC에서 4+4=8 TeV 가동을 성공적으로 시작하고 있는 올해 말까지 대략 20/fb의 데이터가 모일 예정이라고 합니다. 이 정도의 데이터라면 지난해 말 큰 이목을 끌었던 124-126 GeV 근방의 힉스-like 시그널의 진위가 완전하게 판명날 것이므로 "2012년 힉스의 해"를 기대하게 합니다.

힉스가 발견된다면

1. 무힉스 이론 (Higgsless theory)은 완전히 틀린 이론으로 판명이 날 것이며 (sorry for some theorists whom I have known very well in person..)

2. 힉스에 해당하는 low energy degree of freedom을 갖지 않는 이론들도 역사속으로 사라질 것이며 ( farewell many versions of technicolor theories ~)

3. 힉스가 정말 표준모형에서 예견했던 바와 같이 Higgs doublet의 이미 발견된 3개의 Goldstone 모드들과 함께하는 neutral scalar degree of freedom인지 그리고 Yukawa coupling 구조를 정확히 갖고 있는지 등을 밝혀낼 보다 정밀한 실험을 준비해야 할 것입니다. (We will need a linear collider with >500 GeV .. ILC)

4. 물론 LHC는 8을 넘어 14 TeV에서 새로운 물리학의 증거를 포착하기 위해 향후 10-20년간 가동이 될 것이며, 이는 수많은 고에너지 물리학자들의 미래를 결정짓게 될 것입니다.

[4] 5월부터 한국물리학회 학술지 JKPS 편집위원으로 봉사하게 되었습니다.

[5] 8월말 국제학회를 오거나이즈 하고 있습니다. Link: SISAC2012

tag : 물리학, 물리학자, LHC, 물리학회

중성미자 소식들: ICARUS, Daya bay

ExtraD — Sat, 17 Mar 2012 00:47:00 GMT

1. OPERA의 "빛보다 빠른 중성미자" 실험 결과를 뒤엎는 매우 중요한 실험결과가 같은 그랑사소 연구소의 ICARUS 검출기를 통해 얻어졌다.

OPERA 실험과 같은 중성미자 빔을 CERN으로부터 얻어 행해진 ICARUS실험은 코헨-글라쇼 방사(Cohen-Glashow radiation)가 없다는 결과를 이미 낸 바있는데, 이번엔 아예 OPERA 실험이 시도했던 중성미자 속도 실험을 독립적인 타이밍 기법을 이용하여 실행하여 결국 OPERA 결과에 완전한 사망 신고를 낸 것이다.

CERN Press Release : 보러가기

이로서 아인슈타인의 상대성이론이 알려진 모든 입자에 대해 잘 작동하고 있다는 결론을 내릴 수도 있겠다. 이렇게 중성미자 센세이션은 끝이 났다.

2. 중국 Daya Bay실험은 한국의 RENO 실험의 가장 강력한 적수로 중성미자의 1-3 섞임 각도를 정밀하게 재는 중요한 문제에서 경쟁해왔다. 이 섞임 각도는 유일하게 남은 중성미자 섞임 각도이다.

(*그림 출처: 3/8 Y. Wang의 IHEP 세미나 발표슬라이드*)

중성미자의 섞임을 기술하는 행렬에서 1-3 섞임 각도는 유일하게 측정되지 않은 값이었고, 이 값이 0이 아니라는 것이 밝혀진다면 결국 중성미자도 쿼크의 경우와 비슷하게 3X3 행렬로 섞임이 기술되며 여기에 CP 대칭성이 깨지는 것을 기술하는 1개의 복소수 항이 나타날 수 있다는 중요한 결과가 될 수 있었기에 두 팀의 경쟁은 대단히 흥미로웠다.

RENO는 비교적 단기간에 준비를 마치고 이미 수개월 이상 데이터를 얻었으며, 3월에 첫번째 결과 발표가 있을 것으로 작년부터 이야기가 있어왔다. 순조롭게 스케쥴이 진행된다면 올해 8월에 풀가동을 한다고 여러차례 학회 등에서 발표해온 중국팀에 앞서서 결과를 얻을 수 있을 것으로 예견되어왔다.

그런데 이번주 초 Daya Bay에서 1-3 섞임 각도에 대한 결과를 발표해버렸다.

$$\sin^2 2\theta_{13}=0.092 \pm 0.016 (stat) \pm 0.005 (syst)$$

arXiv:1203.1669

이 결과는 작년 일본의 T2K 실험에서 1-3 섞임 각도가 0.11 근처일 가능성이 크다는 주장과 거의 일치하므로 일본팀도 크레딧의 일부를 가져갈 가능성이 있다.

arXiv:1106.2822, Phys.Rev.Lett. 107 (2011) 041801

한국 RENO팀이 빠른 시간안에 Daya Bay의 결과를 확정짓는 결과를 발표할 경우 실험의 중요성을 고려해서 한국팀도 크레딧을 받을 가능성이 있지만, 최초 발견의 영예는 아무래도 '일정을 속여가며 조속히 일을 진행한' 중국팀이 가져갈 가능성이 현재로선 커보인다. 아무튼 RENO의 결과를 기다려본다.

tag : 중성미자, OPERA, DayaBay, RENO, neutrino

MathJax 이용하여 TeX 입력하기

ExtraD — Fri, 20 Jan 2012 11:43:27 GMT

간단한 스크립트 삽입으로 TeX 출력물을 웹페이지에서 얻을 수 있는 좋은 방법을 알게되어 소개합니다. 간단하면서도 충분히 강력하니 모두들 해보세요!

일단 아래 결과물을 한 번 보세요. 100%는 아니지만 꽤 괜찮게 나오는 군요.

입력:

  $${\Large S_D = \frac{1}{8\pi G_D}\int d^Dx\sqrt{g}\frac{1}{2}R_D +\cdots}$$

출력: $${\Large S_D = \frac{1}{8\pi G_D}\int d^Dx\sqrt{g}\frac{1}{2}R_D +\cdots}$$

한 번 더..이번엔 eqnarray 환경.

입력:



\begin{eqnarray}

\frac{dE_{s,\ell,m}}{dt d\omega} =\frac{1}{2\pi}\frac{{}_s\Gamma_{\ell m}}{e^{(\omega-m \Omega)/T}-(-1)^{2s}}

\end{eqnarray}

출력:
\begin{eqnarray}
\frac{dE_{s,\ell,m}}{dt d\omega} =\frac{1}{2\pi}\frac{{}_s\Gamma_{\ell m}}{e^{(\omega-m \Omega)/T}-(-1)^{2s}}
\end{eqnarray}

"Large"



\Large

\begin{eqnarray}

\frac{dE_{s,\ell,m}}{dt d\omega} =\frac{1}{2\pi}\frac{{}_s\Gamma_{\ell m}}{e^{(\omega-m \Omega)/T}-(-1)^{2s}}

\end{eqnarray}

\begin{eqnarray}
\Large
\frac{dE_{s,\ell,m}}{dt d\omega} =\frac{1}{2\pi}\frac{{}_s\Gamma_{\ell m}}{e^{(\omega-m \Omega)/T}-(-1)^{2s}}
\end{eqnarray}

저는 아래처럼 위젯을 만들어 사이드에 붙였습니다. (이 방법은 세리자와님께서 이글루스에 문의한 내용에서 배웠어요. 저는 head에 삽입하려고 했었는데 이는 이글루스에서 허용하지 않는다고 하더군요..)

스탠더드한 TeX 입력 방법이니 익숙한 분들은 아무런 어려움 없이 적용하실 수 있으리라 생각되네요. 보다 자세한 내용은 MathJax에서 찾으실 수 있습니다.

<붙임말>
1. 최근 불확정성 원리에 대한 한 논문이 이목을 끌었는데요, 시간이 나면 포스팅을 하겠습니다. (요즘 시간내기가 좀 힘드네요..)

2. 설날이니 한 번 더 "새해 복 많이 받으세요~"

tag : TeX, 수학, 수식입력

드브로이 파장 vs 컴프턴 파장

ExtraD — Sun, 08 Jan 2012 05:23:17 GMT

저널에 논문을 투고하면 에디터는 그 분야의 전문가에게 논문 심사를 의뢰하고 심사 결과를 바탕으로 출간을 결정하게된다. 소위 'peer reviewed' 된 논문이 나오는 과정이다. 투고자 입장에선 자신의 논문이 심사를 받는다는 사실 자체가 긴장감을 불러일으키는데 어떤 레프리에게 논문이 갔느냐에 따라서 그 결과가 180도 달라질 수 있기 때문이다.

정말로 좋은 레프리는 꼼꼼하게 논문을 읽고 오류를 제대로 지적하며, 논문에 씌여진 뉘앙스를 바로 잡는데 도움을 주기도 하며, 미처 제대로 다루지 않았던 주제지만 중요할 수 있는 내용에 대한 제안을 해주기도 한다. 최근에 받은 두명의 레프리 리포트는 이 범주에 들어간다고 느꼈다. 그 중 한 레프리가 지적해준 사항이 재밌어서 소개하고자 한다. 바로 아래 내용이다.

"At the beginning of setion 4.2, de Broglie wavelength is more acurate than Compton wavelength.."

"4.2절 초반에, 컴프턴 파장 보다 드브로이 파장이 더 정확한 용어다.."

드브로이 파장 (de Broglie wave length)과 컴프턴 파장(Compton wave length)은 양자역학의 기초적인 물리량. 다음 두 물리량 중 어느쪽이 드브로이 파장이고 어느쪽이 컴프턴 파장일까?

$$\lambda_1=\frac{h}{p},\quad \lambda_2=\frac{h}{mc}$$

힌트는 아래 사진.

위 사람이 드브로이 왕자가 아니므로 답은 앞의 식이 드브로이 파장 혹은 드브로이 길이. 뒤의 식이 컴프턴 파장 혹은 컴프턴 길이. 참고로 드브로이는 이렇게 생겼다.. (두 그림 모두 구글이미지에서 찾은 것)

이 물리량들을 좀 더 이해하기 쉽도록 좀 조작을 해보자. 일단 위 식의 분모, 분자에 빛의 속도 c를 곱해주면 두 식은 아래처럼 바뀐다.

각 식을 '2 pi"로 나누어 주면 'reduced De Brogli wavelength' 와 'reduced Compton wavelength'가 되는데, (hbar c)=200 MeV fm 라는 걸 기억해두면 단위 교환에 유용하게 사용할 수 있다.

위 식을 자연단위계 (natural unit)를 사용하여 표현하면 그 물리적 의미가 명확하다.

즉, 드브로이 길이는 입자의 운동량의 역수 그리고 컴프턴 길이는 질량의 역수를 나타내고 있는 셈이다.

상대론적으로 움직이고 있는 물체의 운동량과 질량은 각각 다음 처럼 나타난다. (역시 자연단위계에서 표현)

여기서 m_0는 물체의 고유질량 (혹은 정지질량 = 정지 좌표계에서의 질량) 이고 분모는 유명한 "gamma factor"이다. 이 식은 질량이 0이 아닌 물체의 최고 허용속도가 1 (즉, 빛의 속도)라는 것도 표현하고 있다.

실은 이 m과 p는 다름 아닌 물체의 에너지와 운동량을 나타내고 있으며 4차원 시공간에서 정의된 운동량 즉 four-momentum의 '공간성분'과 '시간성분'에 해당한다. (공간성분은 3개가 있으며 따라서 i는 1,2,3 으로 표현될 수 있다.)

위 처럼 '질량'과 '운동량'이 four-momentum의 성분이라는 점으로부터 드브로이 길이와 컴프턴 길이는 다시 아래와 같이 표현될 수 있다.

위 식에서 두 물리량의 관계를 명확하게 볼 수 있을 것이다. four-momentum의 '시간성분'과 '공간성분'이 '에너지'와 '운동량'에 해당한다는 사실을 상기하면 컴프턴 길이는 에너지를 표현하는 량이고 드브로이 길이는 운동량을 표현하는 길이라고 말할 수 있을 것이다.

그런데 만약 물체가 빛의 속도에 다가가 매우 빠르게 운동하고 있다면 무슨일이 벌어질까? 답은 간단하다. 운동량의 v를 1로 보내는 극한을 생각하면 에너지=운동량이라는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다. 이 경우 드브로이 길이와 컴프턴 길이는 사실상 같은 크기를 갖게 되며 구분할 수 없게된다.

논문에서 내가 의미했던 량은 실은 에너지 measure로서의 길이였고 따라서 Compton 길이가 더 적합하다. 물론 레프리가 혼돈했던 이유 또한 이해할 수 있다. 다른 좋은 제안들을 해주었기 때문에 레프리의 좋은 의도를 이해하며 감사하다는 답장을 할 생각이다.

tag : 물리학, 논문, 레프리, 저널, 물리학자

레고로 만든 LHC

ExtraD — Wed, 28 Dec 2011 01:47:58 GMT

Geek들의 장난감 LEGO는 사실 철학적으로 매우 중요한 메세지를 담고 있습니다. 그 메세지는 바로 '원자론'. 우주의 물질들은 'fundamental building block' 으로 이루어져 있으며, 그들의 적절한 조합을 찾는 섭리가 내재한다는 그 원리입니다. 현대 입자물리학의 테마이기도 하죠.

위에 가져온 사진은 그 '기본 빌딩 블록'을 찾는 인류의 실험 LHC의 ATLAS 검출기를 LEGO 블록으로 재현해낸 모습니다. 출처는 [여기].

실제 ATLAS 검출장치의 모습도 보여드립니다. 아 멋져요!

레고 작업 디테일 사진은 [링크]를 따라가 보시면 볼 수 있어요. 아래 자료도 같은 링크에서 찾았습니다.

- about 9500 pieces
- roughly 1:50 in scale (close to scale with the LEGO® man)
- material cost of about 2000 Euros (payed by the high energy physics group at the Niels Bohr Institute)
- about 1 m x 0.5 m x 0.5 m in size
- approximately 33 hours construction time (spread out over several weekends and after hours)
- around 48 hours to build the 3D model (a one-timer though)

이 레고를 구입하고 싶으신 분은 ATLAS Store를 이용해주세요. ^^
url: http://atlas.ch/

지금 ATLAS 홈페이지를 방문하시면 대문에 레고 사진이 걸려있답니다.

참고로 한국의 물리학자들은 주로 CMS에서 활동하고 계셔서 ATLAS와는 선의의 라이벌 관계에 있어요.

tag : 물리학, LHC, ATLAS

2011년 내 이글루 결산

ExtraD — Mon, 26 Dec 2011 11:07:15 GMT

1년동안 작성한 ExtraD님의 결산내역입니다. 이글루에 포스팅하여 공유해보세요.
본문이 500px 이하인 스킨은 지원하지 않아 포스트가 잘려보일 수 있습니다.
결산기간 : 2011년 12월 26일~ 2012년 1월 9일

[41]

	9	3	2	6	1	3	2	6	2	6		1
	1월	2월	3월	4월	5월	6월	7월	8월	9월	10월	11월	12월

[592]

	113	146	15	51	6	29	25	57	62	58	5	25
	1월	2월	3월	4월	5월	6월	7월	8월	9월	10월	11월	12월

[5]

	1	1	0	0	0	0	0	1	2	0	0	0
	1월	2월	3월	4월	5월	6월	7월	8월	9월	10월	11월	12월

[23]

	10	1	0	1	0	1	1	1	3	3	0	2
	1월	2월	3월	4월	5월	6월	7월	8월	9월	10월	11월	12월

[237]

	40	149	0	0	11	37
	테마	태그	가든	보낸트랙백	보낸핑백	블로거뉴스

(2010년 포스트 : 122개)

2010 2011

	17	9	25	3	8	2	14	6	9	1	5	3	11	2	10	6	8	2	6	6	4		5	1
	1월		2월		3월		4월		5월		6월		7월		8월		9월		10월		11월		12월

200자 원고지 기준으로 671장 분량이며, 원고 두께는 약 5cm 입니다.
1년 동안의 글을 문고판 시리즈로 낸다면 4권까지 낼 수 있겠네요. ExtraD님은 올 한해 이글루스에서 16,256번째로 게시물을 가장 많이 작성하셨네요.

가장 많이 읽힌 글은 노벨물리학상 2011: 가속팽창... 입니다.
가장 대화가 활발했던 글은 제5회 일본 Young Scientist i... 입니다.
(덧글107개, 트랙백0개, 핑백1개)

1위: 아일턴 (14회)
2위: daviddaniel (12회)
3위: snowall (11회)

**블로그 활동이 올핸 좀 많이 뜸했네요. 대신 세미나와 강연수는 엄청나게 늘어서 많이 정신이 없었습니다.

올해의 입자물리 키워드는 "나올을 듯 말 듯 힉스"라고 제 나름대로 생각해봅니다. LHC의 본격 가동과 더불어 숨막히게 좁혀져가는 힉스 질량의 허용 범위가 올해 정말 볼만한 관전 포인트였죠.

우주 가속팽창에 주어진 노벨 물리학상이 말해주듯 정밀 우주론 시대로의 확실한 진입도 올해의 중요한 키워드라고 생각합니다. PAMELA, FERMI 등 인공위성에 베이스한 새로운 관측 기술의 발달로부터 야기된 흥미로운 물리학과 더불어 "또 하나의 실험실 우주"에 인류가 새로운 방법으로 도전하게 되었다는 것이 이제는 새삼스런 말이 아닙니다.

OPERA의 초광속 중성미자의 먼지가 아직 가라앉지 않았지만 중성미자 물리학 또한 입자물리에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 암흑물질 물리학과 더불어 현상론 학자들의 전쟁터라고 할 수 있을 만큼 뜨거운 분야로 올해 많은 연구 결과들이 쏟아져 나왔음을 기억합니다.

내년에 더욱 즐거운 소식으로 블로그를 장식할 수 있길 기원합니다. 올해 들러주신 방문자들께 감사드립니다.

tag : 내이글루결산

힉스 : LHC 2011년 최종 결과

ExtraD — Wed, 14 Dec 2011 01:17:16 GMT

이번주 오사카 대학교에서 열리고 있는 학회에 참석 중입니다. 어제는 20세기 최고 물리학자 중 한 분인 남부 요이치로 교수님의 발표와 '호소타니 기작'으로 유명하신 호소타니 교수님의 'Kanreki' (회갑) 기념 세션이 있었지만 역시 가장 큰 관심은 LHC에서 힉스에 대한 발표에 모아지고 있었습니다.

저녁 뱅큇이 끝나고 많은 참석자들이 오사카 대학 이론물리학 연구실에 위치한 7층으로 몰려들어 10시에 예정된 "올해 가장 중요한 발표" 인터넷 중계를 기다렸습니다. 10시 무렵 무척이나 불안한 중계 스트리밍에 불만이 터져나왔지만 그래도 힉스 발견 뉴스를 기다리는 모두들 흥분하고 있었지요. (..LHC는 인류가 가진 기술력의 총집합으로 잘 알려져 있고 더구나 world wide web(www)이 탄생한 곳 CERN에서의 중계가 이렇게 불안하다는 건 정말 어처구니 없어요..)

아무튼..

결과적으로 ATLAS도 CMS도 힉스로 생각할 수 있는 신호를 여러 채널 (γγ, bb, ττ, WW, and ZZ) 포착하긴 했습니다. 다만 그 '신호'가 진짜 신호인지 아니면 통계적 요동에 불과한지 판단하기 대단히 애매한 결과이기에 '어떤 결론도 내리기 힘들다'라는 실망스런 결론이 나왔습니다.

아래는 CMS에서 내놓은 결과로 여기서 우리가 배울 수 있는 가장 중요한 결론은 "힉스가 95% 신뢰도로 127-600 GeV 사이에는 없다"입니다 (128 – 525 GeV at 99% confidence level).

비슷한 결과를 ATLAS도 얻었습니다. 아래 도표 두개를 보시죠.

첫번째 도표로부터 힉스가 112.7 GeV to 115.5 GeV, 131 GeV to 237 GeV and 251 GeV to 453 GeV 에는 역시 95% 신뢰도로 존재하지 않는다는 주장을 뒷받침하고 있습니다.

두번째 도표는 ATLAS에서 강조하고 있는 '힉스->2포톤 시그널이 126 GeV에 2.3 시그마 신뢰도로 나타났다'는 주장을 뒷받침하는 도표입니다. 2.3 시그마는 최근 발견된 '초광속중성미자' 시그널이 3.6 시그마라는 것과 비교해 볼 필요가 있을텐데요, 한마디로 '너무 심각하게 받아들일 필요는 없다' 정도로 말할 수 있겠습니다.

다만 CMS도 ATLAS도 각각 124GeV, 126 GeV에서 비슷한 신호를 포착한 것은 사실이고 더구나 여러 채널에서 동시에 나타났다는 점에서 좀 더 신뢰도가 높다고 볼 수 있겠다는 개인적인 생각을 합니다. 두 실험 결과를 합쳤을 때 어떤 통계적 결론을 내릴 수 있을지 궁금합니다.

아무튼 'Happy Higgsmas'는 어제가 아니라 내년 여름 이후 언제쯤으로 물러났다는 소식을 전합니다.

**조금전 아침 내년 8TeV 런이 가동될 가능성이 대단히 높다는 발표를 들었습니다. 내년에 좀 더 흥미로운 발견의 뉴스가 나오길 기대합니다.

**참조:

ATLAS-CONF-2011-163 "Combination of Higgs Boson Searches with up to 4.9 fb-1 of pp Collisions Data Taken at a center-of-mass energy of 7 TeV with the ATLAS Experiment at the LHC"

CMS-PAS-HIG-11-032 "Combination of SM Higgs Searches"

Slides of CMS Higgs search by Guido Tonelli Dec. 13.

tag : 힉스, 아직발견아니고, 내년을기다려요, 물리학, 물리학자

투표율 수학적 예측

ExtraD — Wed, 26 Oct 2011 07:36:26 GMT

오전 7시부터 16시까지의 서울시장 보궐 선거 투표율을 토대로 오늘 투표율을 예측해보자. (현재시간 오후 4시35분)

Mathematica의 Interpolation을 이용한 fitting 결과 오후 5시, 6시, 7시, 8시의 투표율은 각각 아래처럼 예상된다.

5시 36.8%
6시 38.3%
7시 39.0%
8시 38.7%

물론 7시에서 8시 사이에 투표율이 줄어드는 건 말이 안되고, 다만 투표율의 증가 추이가 점차 낮춰져서 위와 같은 결과가 나왔다. 여기서 6시 이후의 시간대에서는 사실 가중치를 더 두어서 증가율이 커질 것으로 예상되기 때문에 위 결과보다는 많이 높은 결과가 나오리라 예상된다. 얼마나 높아질지는 현재로 예측 불가능이다.

직접 해보실 분은 이 파일로 : seoul2011.nb

%%% 5시 결과 37.2%가 나왔습니다. 이에 따라 예상을 다음과 같이 바꿉니다.

6시 39.9%
7시 43.0%
8시 46.7%

**최종 결과 48.6%로 예상보다 약간 높게 나왔습니다. 그리고 박원순 시장님 잘 부탁드려요~!

tag : 보궐선거, 투표율, 서울시장

스티브 잡스 페이지

ExtraD — Thu, 06 Oct 2011 00:16:07 GMT

많고 많은 CEO라는 직함을 가진 사람에 관심을 가지기엔 세상에 중요한 일이 많다고 늘 생각했지만, 스티브 잡스만은 예외였다. 그의 즐거웠을 시간이 스쳐간 애플 머신으로 그의 영면을 기린다. 스티브 잡스 (1955-2011)

내가 맥을 사용하게 된 것은 순전히 우연이었다. 수년전 연구소에서 오퍼받은 컴퓨터 두종류 중에서 맥 컴퓨터가 하드 용량이 조금 더 컸었기에 선택하게 된 것이 그 시작이었으니 말이다. 그리고 맥 컴퓨터가 도착한 날 급하게 제출해야하는 논문이 있었는데 세팅하고 TeX 작업까지 하기까지 걸린 짧은 시간동안 이미 내 선택이 옳았음을 알게 되었다.

어떤 사람들은 컴퓨터를 좋아한다. 나는 아니다. 나는 컴퓨터로 일하는 것과 그 결과물을 좋아하지 컴퓨터 자체를 좋아하지 않는다. 나같은 사람을 위해 잡스가 만들어준 선물이 맥이 아닐까.

tag : 애플, 스티브잡스, 매킨토시

노벨물리학상 2011: 가속팽창우주

ExtraD — Tue, 04 Oct 2011 11:16:53 GMT

2011년 노벨물리학상은 우주의 팽창 정도가 점차 가속되고 있다는 것을 관측해낸 세명의 물리학자에게 돌아갔다. 1959년생, 67년생, 69년생인 펄뮤터(버클리), 슈미트(호주국립대), 리스(존스 홉킨스)는 이미 노벨상 초읽기를 하고 있던 인물들인 만큼 이번 노벨상 수상을 반갑게 맞아들인다.

그들이 발견한 물리학은 무엇일까?

일단 그들이 관측해낸 '허블 도표'를 보자 (Purlmutter의 1999년 논문). 이 도표의 x-축은 지구로 부터 멀어지고 있는 1a형 초신성의 적색편이 (즉, 멀어지는 속도) 그리고 y-축은 초신성의 광도 (즉, 거리)를 나타내고 있다. 다시 말해 멀리 떨어진 천체에 대해 지구로부터 후퇴속도를 거리별로 측정해낸 것으로 '우주의 기하학적 구조'를 보여주고 있는 귀중한 관측 자료로 볼 수 있다. 1a형 초신성의 경우 광도곡선 (시간에 따른 광도의 변화)이 잘 알려져 있어 '표준 거리 척도'로 쓰일 수 있다는 것이 이 관측을 가능하게 해준 천체물리학적 배경이 된다는 것도 흥미롭다.

이 자료의 해석이 사실 충격적이다. 아래 수식은 표준 우주모형이 제시하는 거리-적색편이 관계식으로 우변의 Omega값은 우주상수와 물질 에너지의 량을 기준 에너지 밀도 단위로 표현한 값인데 인플레이션 가설에 따르면 0과 1사이에 위치하고 있다. 결론적으로 위 관측사실을 아래 수식과 비교함으로써 우주상수 (혹은 암흑에너지)의 크기와 물질 에너지 크기를 정확하게 측정할 수 있다는 말이된다.

Mathematica로 그려본 결과. (당연히 위 관측 결과에 나타난 곡선과 같은 곡선이다)

관측결과는 놀랍게도 우주상수량이 우주 전체 에너지의 75%, 물질 에너지량이 25% 그중 오직 4%만이 현재 입자물리학 표준모형이 설명할 수 있다. 다시 말해 우리는 우주의 중심에 위치하지도, 그리고 우리를 이루고 있는 물질 구성도 우주의 대다수를 차지하는 그 에너지 형태도 아닌 '변방'에 위치하고 있다는 것이다.

이번 노벨상 수상에서 한가지 주목할 점은 노벨상 홈페이지에 제시된 과학적 백그라운드 설명에 인용된 '인플레이션 우주론'에 대한 언급이다. 구체적으로 다음과 같이 논문이 인용되고 있다.

스타로빈스키, 사토, 구스, 린데 그리고 알브레히트와 스타인하트. 노벨상이 최대 3명에게 주어진다는 점을 고려하면 이 인용 순서에 어떤 의미가 있다는 생각이 든다. 아마도 일본의 다음 노벨상 수상자 중 한명이 사토 선생이 되지 않을까 예상해본다.

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