2026 노벨 물리학상, 남극 얼음으로 우주 중성미자를 잡은 프랜시스 할젠 단독 수상

무슨 일인가

스웨덴 왕립과학원은 2026년 10월 6일 올해 노벨 물리학상 수상자로 미국 위스콘신-매디슨대(University of Wisconsin-Madison) 교수 프랜시스 할젠(Francis Halzen)을 발표했다.¹ 선정 이유는 "아이스큐브 중성미자 관측소에 대한 결정적 기여와 천체 기원 고에너지 중성미자의 발견"이다.² 할젠은 아이스큐브(IceCube) 협력단의 책임연구자(principal investigator)로, 남극 얼음이 고에너지 천체 중성미자의 검출 매질이 될 수 있다고 제안하고 입증했으며 협력단 결성과 관측소 건설의 원동력이 된 인물이다.¹

이번 상은 할젠 한 사람에게 돌아갔다. 물리학상 단독 수상은 1992년 조르주 샤르파크(Georges Charpak) 이후 34년 만이며, 그 전의 단독 수상자는 1991년 피에르질 드 젠(Pierre-Gilles de Gennes)이었다.² 샤르파크 역시 입자 검출기를 만든 공로로 상을 받았기에, 두 단독 수상이 모두 검출기 혁신에 돌아갔다는 점이 눈에 띈다는 지적이 있다.³ 상금은 1200만 스웨덴 크로나이고, 시상식은 12월 10일 스톡홀름에서 열린다.²

자세히

중성미자는 전하가 없고 질량이 거의 없어 물질과 거의 반응하지 않는 입자로, '유령 입자'라고도 불린다.³ 할젠은 1988년 동료와 함께 남극점의 얼음을 그대로 중성미자 검출기로 쓰자는 아이디어를 냈다.² 투명하고 안정적인 빙하 속에 광센서를 심어, 중성미자가 얼음 속 원자핵과 드물게 부딪칠 때 생기는 희미한 빛을 포착하는 방식이다.⁴

먼저 만든 소형 검출기 아만다(AMANDA)는 2000년 완공됐지만 규모가 너무 작았다.² 뒤이어 건설된 아이스큐브는 86개 줄(string)에 5160개 광학 모듈을 달아 약 1㎦ 부피를 채운 검출기로, 2010년 12월 건설을 끝내고 2011년 본격 가동에 들어갔다.²⁵ 총 건설비는 2억 7900만 달러였다.⁵

아이스큐브는 2013년 30 TeV 이상의 중성미자 사건 28건을 보고하며 태양계 밖에서 온 고에너지 중성미자의 첫 증거를 내놨다.² 2018년에는 감마선 망원경과 함께 약 40억 광년 떨어진 블레이저 TXS 0506+056을 중성미자 방출원으로 연결했고, 2022년 은하 NGC 1068을 고에너지 중성미자 원천으로 확인했으며, 2023년에는 우리 은하 자체가 고에너지 중성미자를 내보낸다는 것을 보였다.² 2021년에는 글래쇼 공명(Glashow resonance)을 처음 관측했다.²

할젠은 1944년 벨기에 티넌(Tienen)에서 태어나 1969년 루뱅대에서 박사 학위를 받고, 유럽입자물리연구소(CERN)를 거쳐 1972년 위스콘신-매디슨대에 부임했다.² 2001년부터 아이스큐브의 책임연구자를 맡고 있다.⁵

수상 소감

학회 참석차 이탈리아에 머물던 할젠은 발표 당일 화상 기자회견에서 "소식을 들었을 때 안도했다. 매년 이맘때쯤이면 상을 못 받아서 속상했고, 아이스큐브 프로젝트에 참여한 공동 연구자들을 실망시키는 것 같아 마음이 무거웠다"고 말했다.⁴ 그는 아이디어에서 출발한 프로젝트라 실패 가능성이 높았지만 위스콘신대가 위험을 감수하고 지원해 준 덕분에 성과를 냈다고 밝혔다.⁴ 아이스큐브 공식 발표에서는 "이 훌륭한 협력단이 받아야 할 인정을 마침내 전할 수 있어 큰 안도감을 느낀다"고 했다.¹

노벨위원회 위원장 마크 피어스(Mark Pearce)는 할젠이 14개국 58개 기관 450여 명의 국제 협력단을 이끌었다고 설명했다.² 미국물리학회(APS) 대표 조너선 배거(Jonathan Bagger)는 은하 밖 천체가 검출될 만큼 밝은지 자체가 위험 요소였다며, 이 프로젝트가 "시스템이 작동한다는 증거"라고 평가했다.³ 닐스 보어 연구소의 트룰스 페테르센(Troels Petersen)은 "아이스큐브는 수천 년 동안 빛이 독점해 온 우주 관측을 깨뜨리는 데 기여했다"고 말했다.⁶

맥락과 남은 물음

이번 수상은 중성미자와 관련한 다섯 번째 노벨 물리학상이다. 앞서 1988년, 1995년, 2002년, 2015년에 중성미자 연구가 상을 받았다.² 아이스큐브는 중성미자, 빛, 중력파를 함께 쓰는 다중신호 천문학(multimessenger astronomy)의 출발점이 됐다는 평가를 받는다.³

관측소는 2025~2026년 사이 검출기 중심부에 새 구멍 5개를 뚫어 600개 이상의 센서를 추가하는 업그레이드를 마쳤고, 첫 과학 데이터는 2026년 안에 나올 예정이다.¹² 부피를 약 8배로 키우고 전파 검출을 더하는 차세대 계획 아이스큐브-젠2(IceCube-Gen2)도 제안돼 있다.¹ 다만 미국 트럼프 행정부의 2027 회계연도 예산안이 아이스큐브 예산을 절반으로 줄이는 내용을 담고 있어, 후속 연구의 재정 전망은 불확실하다.³ 할젠은 현재 새 제안서를 준비 중이며 이번 수상이 승인에 도움이 되길 바란다고 말했다.²

참고한 곳

1. IceCube Neutrino Observatory, Francis Halzen, IceCube principal investigator, wins 2026 Physics Nobel Prize - https://icecube.wisc.edu/news/awards/2026/10/francis-halzen-icecube-principal-investigator-wins-2026-physics-nobel-prize/ ↩ ↩² ↩³ ↩⁴ ↩⁵

2. Physics World, Francis Halzen wins Nobel Prize in Physics - https://physicsworld.com/a/francis-halzen-wins-nobel-prize-in-physics/ ↩ ↩² ↩³ ↩⁴ ↩⁵ ↩⁶ ↩⁷ ↩⁸ ↩⁹ ↩¹⁰ ↩¹¹ ↩¹² ↩¹³ ↩¹⁴

3. Scientific American, 2026 Nobel Prize in Physics awarded to Francis Halzen, pioneer of high-energy neutrinos - https://www.scientificamerican.com/article/2026-nobel-prize-in-physics-awarded-to-francis-halzen-for-discovery-of-high-energy-neutrinos/ ↩ ↩² ↩³ ↩⁴ ↩⁵

4. 한국일보, "매년 10월이면 속상했다" 82세에 노벨물리학상 받고 안도한 석학 - https://www.hankookilbo.com/news/article/A2026100709400000234 ↩ ↩² ↩³

5. AIP, AIP Congratulates 2026 Nobel Prize Winner in Physics - https://www.aip.org/aip/aip-congratulates-2026-nobel-prize-winner-in-physics ↩ ↩² ↩³

6. Niels Bohr Institute, Nobel Prize in Physics goes to IceCube pioneer Francis Halzen - https://nbi.ku.dk/english/news/happening-at-nbi/2026/nobel-prize-in-physics-goes-to-icecube-pioneer-francis-halzen/ ↩