#들어가기 전에

안녕하세요. 알아두면 쓸모 있는 인물 사전, 줄여서 ‘알쓸인’을 운영하는 기자 이승구입니다. ‘노벨상’ 다들 한 번쯤은 들어보셨죠? 하지만 이 명예로운 상을 한국인이 과학계에서 수상한 사례는 없었습니다.

그러나 노벨상을 받을 수 있을 정도로 물리학계를 뒤흔든 한국인 과학자는 존재했습니다. 이번에 알아볼 인물은 국가 기술 유공자 중 한 명이자 한국에서 노벨상에 가장 근접한 과학자, 이휘소 박사입니다.

#이휘소의 생애 part1) 미국으로의 유학

이휘소는 1935년 경기도에서 태어났다. 그의 어릴 적 유일한 취미는 ‘독서’로 한 가지의 의문이 생기면 이를 끝까지 파고들어 공부하는 학생이었다.

특히 화학 과목에서 특출난 재능을 보였다. 6.25전쟁이 발발하고 몇 년 뒤 이휘소 박사는 중학교에 입학해 검정고시를 치르고 1953년 서울대학교 화학공학과에 수석으로 입학하게 된다.

이휘소 박사는 대학 입학 후 독학으로 공부할 만큼 화학공학보다는 물리학에 더 관심을 가지게 된다. 전과까지 신청했으나 당시 학교 규정 때문에 전과하지 못하고, 이휘소 박사는 물리학을 공부하기 위해 1955년 미국으로 떠나게 된다.

1956년 대학을 졸업하고, 이휘소 박사는 석사과정에 입학하게 된다. 이때 처음으로 물질을 구성하는 요소를 밝히는 학문인 소립자 물리학 연구를 하기로 결심하게 된다.

후 박사과정을 밟으며 1960년에 그는 <k+중간자와 핵자 산란 현상의 이중 분산관계>라는 논문으로 물리학계에 이름을 알리게 되고, 이를 통해 천재들이 모여있는 최고의 과학연구소인 프린스턴 고등과학연구소로 입성한다.

#이휘소의 생애 part2) 물리학자를 돕는 물리학자

1970년 이휘소 박사는 우주의 모든 현상을 한가지로 규명하는 통합이론인 스티븐-와인버그의 표준모형을 설명하려고 시도한다.

이론만은 완벽했지만, 스티븐-와인버그 모형을 제시한 과학자들이 자신들의 이론을 증명하지 못하자, 이휘소 박사는 간단한 수식으로 이론을 증명하고 이를 설명한 논문을 발표한다. 이로써 과학계는 물질의 근원을 밝히는 데 한 발짝 더 진보하게 된다.

또한 당시 모든 물질과 소립자가 업 쿼크, 다운쿼크, 전자로 이루어져 있고 거기에 더해서 참 쿼크(charm quark) 또한 존재한다는 가설을 내세웠다.

이후 이휘소 박사는 참 쿼크의 질량과 참 쿼크를 찾는 방법을 담은 논문을 발표하고 실제로 이를 연구한 과학자들은 노벨상을 받게 된다.

이휘소 박사는 국내 연구 부흥에도 힘썼다. 앞서 말한 두 가지 업적을 이룬 후 이휘소 박사는 모교인 서울대로 돌아온다.

외국 보다 열악한 연구 환경에 놀란 이휘소 박사는 ‘지금 필요한 건 장비와 시설이 아닌 사람’이라고 말하며 미국에서 연구비를 받아와 국내 연구 환경 개선을 시도했다.

이렇게 대한민국 과학계를 이끌 인재 중 인재였던 이휘소 박사는 미국에서 자가용으로 이동하던 중 교통사고로 40대라는 이른 나이에 영면한다.

#이휘소의 업적: 참 쿼크 발견에 대한 예측

쿼크란 쉽게 말해 원자보다 더 작은, 우주를 구성하는 기본 입자를 말한다.

자연계에는 기본적으로 4가지 힘인 중력, 전자기력, 약력, 강력이 있다. 이중 중력을 제외한 힘을 바탕으로 12개의 페르미온 입자, 4개의 보손 입자, 힉스입자의 총 17개의 입자 간 상호작용을 설명하는 모델을 표준모델이라고 한다.

이러한 표준모델에서 당시 알려져 있던 페르미온 입자에 포함된 쿼크가 세 개였을 때 이휘소 박사는 <참 쿼크를 찾아서>라는 논문을 낸다. 이 논문은 당시 이론으로 설명할 수 없는 현상을 관찰하고 새로운 쿼크의 존재를 예견했으며 질량 범위 또한 추측했다.

이휘소 박사가 작성한 논문을 바탕으로 표준모델을 연구한 물리학자들은 실제로 참 쿼크를 발견하게 되고 이에 대한 공로로 노벨 물리학상을 받는다. 또한 이를 바탕으로 표준모형을 이루는 입자가 하나씩 찾아지게 되고 2012년에는 표준모형의 힉스입자까지 발견된다.

표준모형은 ‘현대 물리학의 근간’이라고 불리게 된다. 이처럼 이휘소 박사는 물리학자를 도와주는 물리학자로서 과학계에 공헌하였다.

#한마디

저는 몇 년 전 참가한 과학 캠프에서 화상통화를 통해 노벨상 수상자분을 만나 뵌 적이 있었고 그때 당시 한 학생이 한국에서 노벨상 수상자가 나오지 않는 이유를 여쭈어보았습니다.

노벨상 수상자분은 이러한 질문에 위대한 발견을 해도 노벨상을 받지 못한 사람이 매우 많다고 하시며, 목표를 쫓아서 연구하는 것이 아닌 새로운 것을 탐구하고 상상하는 자세가 필요하다는 답변을 해주셨습니다.

비록 우리가 이휘소 박사처럼 천재는 아닐지라도, 맹목적으로 목표를 향해 달리는 게 아닌 앞서 노벨상 수상자분이 말씀해 주신 것처럼 새로운 걸 탐구하고 상상하며 이를 즐겨보는 자세를 가져보는 건 어떨까요? 이상으로 이번 기사를 마칩니다. 감사합니다!