(영상) [2016 노벨 물리학상] 역대급 어려운 노벨 물리학상 이론, 영상으로 쉽게 알아볼까요

2016.12.11 07:00

노벨상 시상식이 12월 10일 오후 4시 30분(현지시간) 스웨덴 스톡홀름에서 열렸습니다.

올해 노벨 물리학상 메달은 2차원 물질의 상전이를 이론적으로 설명한 데이비스 사울레스, 마이클 코스털리츠, 던컨 홀데인 교수 등 세 명의 과학자에게 돌아갔는데요.

수학에 가까운 예상치 못했던 분야에서 수상자가 나온 데다, 설명하기 어려운 것으로도 ‘역대급’이라는 평이 많았습니다. 노벨위원회가 이론을 설명하기 위해 먹는 빵까지 들고 나왔을 정도니까요.

이런 노벨 물리학상을 한 번에 이해할 수 있도록 모션그래픽을 제작해봤습니다.

 

 

2차원 물질의 상전이를 이론적으로 설명한 공로로 데이비스 사울레스, 마이클 코스털리츠, 던컨 홀데인 교수 3명을 2016년 노벨 물리학상 수상자로 공동 선정했습니다.

 

물질의 상태는 크게 기체와 고체, 액체로 나뉩니다. 기체에서 액체로 그리고 고체로 물질의 성질이 바뀌는 것을 상전이라고 부릅니다.

 

고체와 액체는 공간을 차지하는 3차원 물질이라고 생각하기 쉽지만, 원자 한층 두께의 2차원적인 고체와 액체도 존재할 수 있습니다. 실제로 그래핀 같은 물질은 2차원 고체로 분류됩니다.

 

이런 2차원의 물질에 매우 높거나 낮은 압력과 온도변화를 가하면 성질이 변하게 되는 기묘한 물질에 대해 알아보겠습니다.

 

먼저, 물질의 형태적인 특성에 따라 분류하는 위상수학이라는 학문이 있습니다. 예컨대 구멍이 없는 빵과 밥공기는 위상수학적으로 같은 물체입니다. 이리저리 변형하다보면 같은 모양으로 만들 수 있기 때문입니다.

 

구멍이 하나 뚫린 도넛은 손잡이가 있는 컵과 같으며 구멍이 두 개인 프레첼은 안경과 위상수학적으로 같습니다.

 

다시 2차원의 물질로 돌아와 지금 2차원 고체는 잔잔한 호수의 표면과 같은 상태입니다. 여기에 압력과 온도를 높여주면 곳곳에서 회오리가 생기고 이는 빵에 뚫린 구멍과 같습니다. 잔잔한 호수의 표면 상태와 회오리가 생긴 상태는 위상적으로 다른 물질인 것입니다.

 

호수 표면이 회오리로 가득 차고 그 회오리가 자유롭게 움직이게 된 상태가 바로 2차원 물질에서 상전이가 일어난 상태입니다.

 

올해 노벨 물리학상 수상자들의 업적은 미래의 전자소재용 신소재를 개발하는데 중요한 역할을 할 것으로 기대를 모으고 있습니다.

 

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