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캐번디시 연구소

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1. 개요

캐번디시 연구소는 영국 케임브리지 대학교의 물리학 연구소로, 헨리 캐번디시와 윌리엄 캐번디시를 기념하여 명명되었다. 1871년 제임스 클러크 맥스웰이 초대 캐번디시 물리학 교수로 임명되어 설립되었으며, 전자기 이론 연구와 헨리 캐번디시의 미발표 논문 편집으로 시작되었다. 주요 연구 분야는 초기 물리학, 핵물리학, 물리화학, 생물학 등으로, DNA 구조 발견과 같은 획기적인 성과를 거두었다. 29명의 노벨상 수상자를 배출했으며, 현재는 웨스트 케임브리지 부지로 이전하여 다양한 연구 그룹을 운영하고 있다.

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캐번디시 연구소
위치 정보
기본 정보
이름캐번디시 연구소
원어 이름Cavendish Laboratory
설립일1874년
소속케임브리지 대학교
본부 위치케임브리지
국가영국
조직
학과장메테 아타튀레
캐번디시 물리학 교수공석
웹사이트
공식 웹사이트캐번디시 연구소 공식 웹사이트
노벨상
노벨상 수상자다수 수상 (캐번디시 연구소에서 상당 기간 근무한 노벨상 수상자)
기타
좌표52

2. 설립과 초기 역사

20세기 초 어니스트 러더퍼드 경의 물리학 연구실


캐번디시 연구소는 헨리 캐번디시[2][3]의 과학적 업적과 윌리엄 캐번디시(데번셔 공작 7세)[5]를 기념하여 명명되었다. 제임스 클러크 맥스웰은 연구소 설립자이자 초대 캐번디시 물리학 교수였다.[6] 맥스웰은 헨리 캐번디시의 미발표 논문인 "전기 연구(Electrical Works)"를 편집 및 출판하였는데, 이는 그의 주요 과학적 업적으로 평가받는다. 맥스웰은 캐번디시의 연구에 깊이 감명받아 연구소 이름을 캐번디시 연구소로 정했다.[7][8]

2. 1. 설립 배경

프리 스쿨 레인에 위치한 최초의 캐번디시 연구소 입구


캐번디시 연구소는 처음에는 케임브리지 중심부의 뉴 뮤지엄 부지, 프리 스쿨 레인에 위치해 있었다. 헨리 캐번디시[2][3]는 영국의 화학자이자 물리학자로 그의 과학적 업적[4]과, 그의 친척이자 대학 총장을 역임하고 연구소 건설 자금을 기부한 윌리엄 캐번디시(데번셔 공작 7세)[5]를 기념하여 명명되었다.

전자기 이론을 개발한 제임스 클러크 맥스웰 교수는 연구소 설립자이자 초대 캐번디시 물리학 교수였다.[6] 데번셔 공작은 연구소장인 맥스웰에게 헨리 캐번디시의 미발표 논문인 "전기 연구(Electrical Works)" 원고를 기증했다. 이 논문의 편집 및 출판은 맥스웰이 연구소에 있었을 때 주요 과학적 업적으로 여겨진다. 맥스웰은 캐번디시의 연구에 깊은 존경심을 느껴 (이전에 데번셔 연구소로 알려졌던) 연구소의 이름을 캐번디시 연구소로 정하여 공작과 헨리 캐번디시 모두를 기념하기로 결정했다.[7][8]

2. 2. 윌리엄 캐번디시와 헨리 캐번디시



캐번디시 연구소는 처음에는 케임브리지 중심부의 뉴 뮤지엄 부지, 프리 스쿨 레인에 위치해 있었다. 이 연구소는 영국의 화학자이자 물리학자인 헨리 캐번디시[2][3]의 과학적 업적[4]과, 대학 총장을 역임하고 연구소 건설 자금을 기부한 그의 친척 윌리엄 캐번디시(데번셔 공작 7세)[5]를 기념하여 명명되었다.

2. 3. 제임스 클러크 맥스웰의 역할

전자기 이론을 개발한 제임스 클러크 맥스웰 교수는 연구소 설립자이자 초대 캐번디시 물리학 교수였다.[6] 데번셔 공작은 연구소장인 맥스웰에게 헨리 캐번디시의 미발표 논문인 "전기 연구(Electrical Works)" 원고를 기증했다. 이 논문의 편집 및 출판은 맥스웰이 연구소에 있었을 때 주요 과학적 업적으로 여겨진다. 맥스웰은 캐번디시의 연구에 깊은 존경심을 느껴 (이전에 데번셔 연구소로 알려졌던) 연구소의 이름을 캐번디시 연구소로 정하여 공작과 헨리 캐번디시 모두를 기념했다.[7][8]

3. 주요 연구 분야 및 업적

캐번디시 연구소는 초기부터 다양한 분야에서 획기적인 연구를 수행했다. J. J. 톰슨의 전자 발견(1897년), 존 실리 타운젠드의 타운젠드 방전 발견, C.T.R. 윌슨의 윌슨 구름상자 개발은 물리학 분야의 중요한 업적이다. 어니스트 러더퍼드 경의 지휘 아래, 제임스 채드윅중성자를 발견(1932년)하고, 존 코크로프트와 어니스트 월턴이 원자핵 분열 실험에 성공하는 등 핵물리학 연구를 이끌었다.

제2차 세계 대전 중에는 영국의 원자폭탄 개발 계획인 튜브 얼로이 프로젝트의 모드 위원회 연구를 수행했으며, 니콜라스 케머, 앨런 넌 메이 등이 참여했다. 에곤 브레처와 노먼 페더 팀은 우라늄-238에서 플루토늄넵투늄을 생산할 수 있음을 예측했다.

물리화학 분야에서는 에릭 라이달이 이끌던 콜로이드 과학부가 독립된 학과로 발전, 1980년대에 화학과와 통합되었다.

생물학 분야에서는 X선 결정학을 이용하여 DNA 구조를 밝혀낸 프랜시스 크릭과 제임스 왓슨이 1962년 노벨 생리학·의학상을 받았다. 이들의 연구는 분자생물학 탄생을 이끌었다.

3. 1. 초기 물리학 연구

J.J. 톰슨이 전자(1897년)를 발견하고, 존 실리 타운젠드가 타운젠드 방전을 발견하고, C.T.R. 윌슨이 윌슨 구름상자를 개발하는 등 초기 물리학의 여러 중요한 발견들이 이곳에서 이루어졌다.

어니스트 러더퍼드는 1919년 캐번디시 연구소 소장이 되었다. 그의 지휘 아래 제임스 채드윅이 1932년에 중성자를 발견하였고, 같은 해에 존 코크로프트와 어니스트 월턴이 완전히 제어된 방식으로 원자핵을 분열시키는 최초의 실험을 수행했다.

3. 2. 핵물리학 연구

제2차 세계 대전 중 이 연구소는 영국의 원자폭탄 연구 프로젝트인 튜브 얼로이의 일부인 모드 위원회를 위해 연구를 수행했다. 연구원으로는 니콜라스 케머, 앨런 넌 메이, 앤서니 프렌치, 사뮤엘 커런, 루 콥바르스키, 한스 폰 할반을 포함한 프랑스 과학자들이 있었다. 1943년 몇몇 연구원들은 캐나다의 몬트리올 연구소로, 그리고 일부는 나중에 척 리버 연구소로 이동했다.[1]

중성자를 이용한 우라늄-238의 폭격을 통해 플루토늄넵투늄을 생산할 수 있다는 사실은 1940년에 캐번디시 연구소의 에곤 브레처와 노먼 페더 팀, 그리고 캘리포니아 대학교 버클리 버클리 방사선 연구소의 에드윈 M. 맥밀런과 필립 에이벨슨 팀이 독립적으로 예측했다.[2]

3. 3. 물리화학 연구

물리화학(원래는 에릭 라이달(Eric Rideal)이 이끌었던 콜로이드 과학부)은 구 캐번디시 부지에서 이전하여, 이후 렌즈필드 로드(Lensfield Road)에 있는 화학과(로드 토드(Lord Todd)가 이끌었음)와 함께 당시 새로 지어진 화학 건물에서 물리화학과(R. G. 노리시 소속)로 자리 잡았다. 두 화학과는 1980년대에 통합되었다.

3. 4. 생물학 연구 (DNA 구조 발견)

캐번디시 연구소는 X선 결정학을 응용하여 생물학에 큰 영향을 주었다. 특히 프랜시스 크릭은 맥스 페루츠가 이끄는 의학 연구 위원회(MRC) 부서에서 근무하고 있었고,[9][10] 제임스 왓슨이 미국에서 합류하여 함께 DNA 구조를 발견하는 획기적인 업적을 이루었다. 이들은 킹스 칼리지 런던모리스 윌킨스와 함께 1962년 노벨 생리학·의학상을 공동 수상했다.[9]

이 발견은 1953년 2월 28일에 이루어졌으며, 왓슨과 크릭의 첫 논문은 1953년 4월 25일 ''네이처''에 게재되었다. 당시 캐번디시 연구소 소장이었던 로렌스 브래그 경은 1953년 5월 14일 런던 가이 병원 의과대학에서 강연을 했고, 이는 1953년 5월 15일 ''뉴스 크로니클''에 "당신이 당신인 이유: 생명의 비밀에 한 걸음 더 가까이"라는 기사로 보도되었다. 뉴욕 타임스도 1953년 5월 16일 "세포 내 '생명 단위'의 형태가 조사됨"이라는 기사를 보도했으나, 초기 판에만 실렸고 이후 더 중요한 뉴스를 위해 삭제되었다. 이후 1953년 6월 12일에 더 긴 기사가 실렸다. 케임브리지 대학교 학생 신문 ''바시티''도 1953년 5월 30일 이 발견에 대한 기사를 실었다. 브래그는 1953년 4월 8일 벨기에 솔베이 회의에서 이 발견을 발표했지만, 영국 언론에는 보도되지 않았다.

시드니 브레너, 잭 두니츠, 도로시 호지킨, 레슬리 오르겔, 베릴 M. 아우튼은 1953년 4월 크릭과 왓슨이 만든 DNA 구조 모형을 처음 본 사람들 중 하나였다. 이들은 당시 옥스퍼드 대학교 화학과에서 근무하고 있었으며, 모두 새로운 DNA 모형에 큰 감명을 받았다. 특히 브레너는 이후 캐번디시 연구소와 분자생물학 연구소에서 크릭과 함께 연구했다. 베릴 아우튼 박사에 따르면, 도로시 호지킨이 DNA 구조 모형을 보기 위해 케임브리지로 간다고 발표하자 모두 두 대의 차를 타고 함께 이동했다고 한다.[11] 오르겔은 솔크 생물학 연구소에서도 크릭과 함께 연구했다.

3. 5. 제2차 세계 대전과 튜브 얼로이스

제2차 세계 대전 중 이 연구소는 영국의 원자폭탄 연구 프로젝트인 튜브 얼로이스의 일부인 모드 위원회를 위해 연구를 수행했다. 연구원으로는 니콜라스 케머, 앨런 넌 메이, 앤서니 프렌치, 사뮤엘 커런, 루 콥바르스키, 한스 폰 할반을 포함한 프랑스 과학자들이 있었다. 1943년 몇몇 연구원들은 캐나다의 몬트리올 연구소로, 그리고 일부는 나중에 척 리버 연구소로 이동했다.[1]

우라늄-238에 중성자를 충돌시켜 플루토늄넵투늄을 생산할 수 있다는 사실은 1940년에 캐번디시 연구소의 에곤 브레처와 노먼 페더 팀, 그리고 캘리포니아 대학교 버클리 버클리 방사선 연구소의 에드윈 M. 맥밀런과 필립 에이벨슨 팀이 독립적으로 예측했다.[1]

4. 현재의 연구 분야

캐번디시 연구소는 현재 다양한 분야에서 활발한 연구를 진행하고 있다. 주요 연구 분야는 다음과 같다.

연구 분야설명
쇼엔버그 양자 물질 연구소길 론자리치가 이끌고 있다.[22]
초전도성 조셉슨 접합브라이언 피퍼드가 주도했다.[20]
응축물질이론주요 이론 그룹 중 하나이다.[23]
전자 현미경 그룹아치 하위가 이끌었다.[24]
전파천문학마틴 라일앤서니 휴이시가 주도했으며, 뮬러드 전파천문대에 있는 캐번디시 천체물리학 그룹의 망원경을 사용한다.[25]
반도체 물리학[26]
원자, 메조스코픽 및 광학 물리학(AMOP) 그룹조란 하지바비치가 이끌고 있다.[27]
나노광학 그룹제레미 바움버그가 주도하고 있다.[28]
구조 및 역학 그룹자키 콜이 이끌고 있다.[29]
과학 컴퓨팅 연구소니코스 니키포라키스가 주도하고 있다.[30]
생물 및 연성 시스템 그룹피에트로 치쿠타가 이끌고 있다.[31]


4. 1. 웨스트 케임브리지 부지 이전

낡은 건물의 과밀화로 인해 1970년대 초 웨스트 케임브리지의 현재 위치로 이전했다.[12] 현재 웨스트 케임브리지에 건설 중인 세 번째 부지로 다시 이전할 예정이다.[13]

현재 위치의 연구소 남쪽 모습, '페인스 폰드' 건너편에서 바라본 모습


2020년 웨스트 케임브리지의 새로운 부지, J. J. 톰슨 애비뉴에 건설 중인 세 번째 캐번디시 연구소


맥스웰 센터에서 바라본 1970년대의 연구소 모습


맥스웰 센터 내부

4. 2. 주요 연구 그룹


  • 쇼엔버그 양자 물질 연구소 (길 론자리치 주도)[22]
  • 초전도성 조셉슨 접합 (브라이언 피퍼드 주도)[20]
  • 응축물질이론 (주요 이론 그룹)[23]
  • 전자 현미경 그룹 (아치 하위 주도)[24]
  • 전파천문학 (마틴 라일앤서니 휴이시 주도), 뮬러드 전파천문대에 위치한 캐번디시 천체물리학 그룹의 망원경 사용[25]
  • 반도체 물리학[26]
  • 원자, 메조스코픽 및 광학 물리학(AMOP) 그룹 (조란 하지바비치 주도)[27]
  • 나노광학 그룹 (제레미 바움버그 주도)[28]
  • 구조 및 역학 그룹 (자키 콜 주도)[29]
  • 과학 컴퓨팅 연구소 (니코스 니키포라키스 주도)[30]
  • 생물 및 연성 시스템 그룹 (피에트로 치쿠타 주도)[31]

5. 역대 캐번디시 물리학 교수 및 책임자

브라이언 피퍼드 경의 재임 기간 동안 역할이 분리되기 전까지 캐번디시 물리학 교수는 학과장이었다. 역대 캐번디시 물리학 교수와 책임자는 다음과 같다.

역대 캐번디시 물리학 교수 및 책임자
직책재임 기간이름
캐번디시 물리학 교수1871–1879제임스 클러크 맥스웰
1879–1884존 윌리엄 스트럿, 제3대 레일리 남작[19]
1884–1919조지프 존 톰슨
1919–1937어니스트 러더퍼드
1938–1953윌리엄 로렌스 브래그 경
1954–1971네빌 프랜시스 모트
1971–1984브라이언 피퍼드 경[20]
1984–1995샘 에드워즈 경
1995–2020리처드 프렌드 경[33]
2020–현재공석
학과 책임자1979년–1984년앨런 쿡(Alan Cook) 교수
1989년–1997년아치 하위(Archie Howie) 교수
1997년–2005년말콤 롱에어(Malcolm Longair) 교수
2005년–2011년피터 리틀우드(Peter Littlewood) 교수
2011년–2013년제임스 스털링(James Stirling) 교수
2013년–2023년마이클 앤드류 파커(Michael Andrew Parker) 교수
2023년 –메테 아타투레(Mete Atature) 교수



† 자연철학 잭소니언 교수(Jacksonian Professors of Natural Philosophy)

5. 1. 캐번디시 물리학 교수

역대 캐번디시 물리학 교수
재임 기간이름
1871–1879제임스 클러크 맥스웰
1879–1884존 윌리엄 스트럿, 제3대 레일리 남작[19]
1884–1919조지프 존 톰슨
1919–1937어니스트 러더퍼드
1938–1953윌리엄 로렌스 브래그 경
1954–1971네빌 프랜시스 모트
1971–1984브라이언 피퍼드 경[20]
1984–1995샘 에드워즈 경
1995–2020리처드 프렌드 경[33]
2020–현재공석



브라이언 피퍼드 경의 재임 기간 동안 캐번디시 교수의 역할이 분리될 때까지, 캐번디시 교수는 해당 학과의 학과장이었다. 역대 캐번디시 물리학 교수는 다음과 같다.

5. 2. 학과 책임자

재임 기간이름
1979년–1984년앨런 쿡(Alan Cook) 교수
1989년–1997년아치 하위(Archie Howie) 교수
1997년–2005년말콤 롱에어(Malcolm Longair) 교수
2005년–2011년피터 리틀우드(Peter Littlewood) 교수
2011년–2013년제임스 스털링(James Stirling) 교수
2013년–2023년마이클 앤드류 파커(Michael Andrew Parker) 교수
2023년 –메테 아타투레(Mete Atature) 교수



† 자연철학 잭소니언 교수(Jacksonian Professors of Natural Philosophy)

6. 노벨상 수상자

2019년 기준으로 캐번디시 연구소는 29명의 노벨상 수상자를 배출했다.

인물분야수상 년도
존 윌리엄 스트럿물리학1904년
J. J. 톰슨물리학1906년
어니스트 러더퍼드화학1908년
윌리엄 로렌스 브래그물리학1915년
찰스 글로버 바클라물리학1917년
프랜시스 윌리엄 애스턴화학1922년
찰스 톰슨 리스 윌슨[14]물리학1927년
아서 컴프턴물리학1927년
오언 윌랜스 리처드슨물리학1928년
제임스 채드윅물리학1935년
조지 페이지 톰슨[15]물리학1937년
에드워드 빅터 애플턴물리학1947년
패트릭 블랙켓물리학1948년
존 콕크로프트[16]물리학1951년
어니스트 월턴물리학1951년
프랜시스 크릭생리학 또는 의학1962년
제임스 왓슨생리학 또는 의학1962년
막스 페루츠화학1962년
존 켄드류화학1962년
도로시 호지킨[17]화학1964년
브라이언 조셉슨물리학1973년
마틴 라일물리학1974년
앤토니 휴이시물리학1974년
네빌 프랜시스 모트물리학1977년
필립 워런 앤더슨물리학1977년
표트르 카피차물리학1978년
앨런 맥로드 코르막생리학 또는 의학1979년
모하마드 압두스 살람물리학1979년
애런 클루그[18]화학1982년
디디에 켈로물리학2019년


7. 저명한 동문


  • 루이스 해럴드 그레이
  • 리처드 에드윈 힐스
  • 올가 케너드
  • 앤드류 D. 메이나드
  • 버나드 로버츠
  • 존 로덴버그
  • 헨리 스네이스
  • 이반 제임스 윌리엄스
  • 리처드 존스
  • 헬렌 체르스키

참조

[1] 웹사이트 Nobel Prize Winners who have worked for considerable periods of time at the Cavendish Laboratory https://web.archive.[...] 2006-01-12
[2] 웹사이트 The History of the Cavendish http://www.phy.cam.a[...] University of Cambridge 2013-08-13
[3] 웹사이트 A history of the Cavendish laboratory, 1871–1910 https://archive.org/[...]
[4] 웹사이트 Professor and Laboratory http://www-outreach.[...] Cambridge University 2012-01-18
[5] 뉴스 null The Times 1873-11-04
[6] 웹사이트 Maxwell's Cavendish http://www.phy.cam.a[...] from the booklet "A Hundred Years and More of Cambridge Physics" 2013-09-15
[7] 웹사이트 James Clerk Maxwell http://www-outreach.[...] Cambridge University 2015-02-24
[8] 웹사이트 Austin Wing of the Cavendish Laboratory https://web.archive.[...] 2012-11-21
[9] 논문 Max Ferdinand Perutz OM CH CBE. 19 May 1914 – 6 February 2002: Elected F.R.S. 1954
[10] 논문 Max Ferdinand Perutz OM FRS
[11] 서적 Francis Crick: Hunter of Life's Secrets Cold Spring Harbor Laboratory Press
[12] 웹사이트 West Cambridge Site Location of the Cavendish Laboratory on the University map http://map.cam.ac.uk[...] 2014-07-12
[13] 웹사이트 Cavendish III – Department of Physics https://web.archive.[...] 2019-07-29
[14] 논문 Charles Thomson Rees Wilson 1869–1959 Royal Society
[15] 논문 George Paget Thomson 3 May 1892 – 10 September 1975
[16] 논문 John Douglas Cockcroft. 1897–1967
[17] 논문 Dorothy Mary Crowfoot Hodgkin, O.M. 12 May 1910 – 29 July 1994
[18] 논문 Aaron Klug and the revolution in biomolecular structure determination
[19] 전기 John William Strutt
[20] 논문 Sir Alfred Brian Pippard. 7 September 1920 – 21 September 2008
[21] 웹사이트 Quantum Matter group http://www-qm.phy.ca[...] 2008-06-16
[22] Scopus Gilbert George Lonzarich
[23] 웹사이트 Theory of Condensed Matter group http://www.tcm.phy.c[...] 2015-07-27
[24] 웹사이트 Electron Microscopy Group http://www-hrem.msm.[...] 2013-08-06
[25] 논문 Martin Ryle. 27 September 1918 – 14 October 1984
[26] 웹사이트 Semiconductor Physics Group http://www.sp.phy.ca[...] 2008-06-16
[27] 웹사이트 AMOP group http://www.amop.phy.[...] 2013-03-02
[28] 웹사이트 Nanophotonics Group http://www.np.phy.ca[...] 2013-03-02
[29] 웹사이트 Structure and Dynamics Group https://web.archive.[...] 2018-11-22
[30] 웹사이트 Laboratory for Scientific Computing http://www.lsc.phy.c[...] 2013-03-02
[31] 웹사이트 Biological and Soft Systems https://www.bss.phy.[...] 2021-02-05
[32] 웹사이트 Professor of Physics, Fellow, Director of Studies and Tutor at St. John’s College https://www.phy.cam.[...] University of Cambridge 2023-10-03
[33] 인명사전 FRIEND, Sir Richard (Henry) Oxford University Press
[34] 웹사이트 Academic staff at the Cavendish Laboratory http://www.phy.cam.a[...] University of Cambridge
[35] 웹인용 Nobel Prize Winners who have worked for considerable periods of time at the Cavendish Laboratory https://web.archive.[...] 2017-05-07



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