벤 로위 모텔손
1. 개요
벤 로위 모텔손은 원자핵 내의 집단 운동과 입자 운동 간의 연관성을 발견하고 원자핵 구조 이론을 연구한 공로로 1975년 노벨 물리학상을 수상한 덴마크-미국 물리학자였다. 시카고에서 태어나 퍼듀 대학교에서 학사 학위를, 하버드 대학교에서 핵물리학 박사 학위를 받았다. 닐스 보어 연구소에서 아게 보어와 함께 원자핵 연구를 시작했으며, 1971년 덴마크로 귀화하여 이중 국적을 갖게 되었다. 1950년대 초반 제임스 레인워터 및 아게 보어와 함께 원자핵 모델을 개발하여 핵 특성을 설명했으며, 초전도체 이론의 짝짓기 효과를 원자핵에 적용하는 연구를 수행했다.
| 이름 | 벤 로이 모텔손 |
|---|---|
| 원어 이름 | Ben Roy Mottelson |
| 출생일 | 1926년 7월 9일 |
| 출생지 | 미국 일리노이 시카고 |
| 사망일 | 2022년 5월 13일 |
| 사망지 | 덴마크 코펜하겐 |
| 국적 | 미국, 덴마크 |
| 분야 | 핵물리학 |
| 소속 기관 | 북유럽 이론물리학 연구소 |
| 모교 | 퍼듀 대학교 (학사) 하버드 대학교 (박사) |
| 박사 지도 교수 | 줄리언 슈윙거 |
| 박사 학위 논문 제목 | 리튬-6 및 리튬-7의 바닥 상태 |
| 박사 학위 논문 발표 년도 | 1950년 |
| 박사 학위 논문 URL | 박사 학위 논문 |
| 알려진 업적 | 원자핵의 기하학 |
| 배우자 | 낸시 제인 레노 (1948년–1975년; 자녀 3명) 브리타 마르거 시굼펠트 (1983년 결혼) |
| 수상 내역 | 평화를 위한 원자상(1969년) 존 프라이스 웨더릴 메달(1974년) 노벨 물리학상(1975년) 마리안 스몰루초프스키 메달(1980년) |
|---|---|
| 노벨 물리학상 수상 이유 | 원자핵에서의 집단 운동과 독립 입자 운동의 통일적 기술 및 이를 바탕으로 한 원자핵 구조 이론 구축 |
| 참고 사항 | 1975년 노벨 물리학상 수상자 |
|---|
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덴마크의 물리학자 -
닐스 보어
닐스 보어는 덴마크의 물리학자로, 원자 구조와 양자역학 발전에 기여, 보어의 원자 모형 발표로 러더퍼드 원자 모형의 문제점을 해결하고 수소 원자 스펙트럼을 설명했으며, 노벨 물리학상 수상, 코펜하겐 이론물리학 연구소 설립, 상보성 원리와 불확정성 원리 등 양자역학의 철학적 해석에 기여, 맨해튼 계획 참여 및 핵무기 통제를 위한 국제 협력을 촉구하는 등 과학자의 사회적 책임에도 앞장섰다. -
덴마크의 물리학자 -
오게 닐스 보어
오게 닐스 보어는 덴마크의 물리학자이자 닐스 보어의 아들로, 원자핵 구조 이론 연구로 노벨 물리학상을 수상했으며 코펜하겐 대학교 교수와 닐스 보어 연구소 소장을 역임하며 원자핵 물리학 분야에 큰 업적을 남겼다. -
덴마크 유대인 -
닐스 보어
닐스 보어는 덴마크의 물리학자로, 원자 구조와 양자역학 발전에 기여, 보어의 원자 모형 발표로 러더퍼드 원자 모형의 문제점을 해결하고 수소 원자 스펙트럼을 설명했으며, 노벨 물리학상 수상, 코펜하겐 이론물리학 연구소 설립, 상보성 원리와 불확정성 원리 등 양자역학의 철학적 해석에 기여, 맨해튼 계획 참여 및 핵무기 통제를 위한 국제 협력을 촉구하는 등 과학자의 사회적 책임에도 앞장섰다. -
덴마크 유대인 -
엘렌 오시에르
엘렌 오시에르는 1924년 하계 올림픽 펜싱 여자 플뢰레 개인전에서 금메달을 획득한 덴마크의 펜싱 선수이다. -
노벨상 -
나르게스 모하마디
이란의 인권 운동가이자 노벨 평화상 수상자인 나르게스 모하마디는 여성 인권과 사형 제도 폐지를 위해 활동하며 이란 정부에 의해 여러 차례 투옥되었고, 2023년에는 이란 여성 억압에 맞선 투쟁으로 노벨 평화상을 수상했으며, 수감 중에도 저술 활동을 통해 인권 유린 실태를 고발하고 있다. -
노벨상 -
지미 카터
지미 카터는 해군 장교와 땅콩 농장 운영을 거쳐 조지아 주지사를 역임하고 도덕적, 진보적 이미지로 미국의 제39대 대통령을 지냈으며, 퇴임 후 카터 센터 설립과 인도주의 활동으로 2002년 노벨 평화상을 수상하고 미국 역대 대통령 중 최장수 기록을 세웠다.
2. 생애
벤 로위 모텔손은 미국 출신의 덴마크 핵물리학자이다. 1926년 미국 일리노이주 시카고에서 태어나 퍼듀 대학교에서 학사 학위를, 하버드 대학교에서 줄리언 슈윙거의 지도로 1950년 박사 학위를 받았다. 박사 학위 취득 후 덴마크 코펜하겐으로 이주하여 닐스 보어 연구소와 북유럽 이론 물리학 연구소(Nordita) 등에서 연구 경력을 쌓았다. 코펜하겐에서 오게 보어를 만나 원자핵의 집단 운동에 대한 공동 연구를 시작했으며, 이는 핵자의 독립 입자 운동과 집단 운동을 통합적으로 설명하는 [[집단 운동 모형]]의 개발로 이어졌다. 이 공로로 1975년 오게 보어, 제임스 레인워터와 함께 노벨 물리학상을 공동 수상했다. 1971년에는 덴마크 시민권을 취득하여 미국과 덴마크의 이중 국적자가 되었다. 그는 오게 보어와 함께 핵구조물리학 분야의 고전으로 평가받는 Nuclear Structure를 저술하기도 했다. 모텔손은 1969년 평화를 위한 핵 상(Atoms for Peace Award)을 수상했으며, 여러 국가의 과학 아카데미 회원으로 활동하는 등 국제적으로 인정받는 물리학자이다.
2.1. 초기 생애 및 교육
벤 로위 모텔손은 1926년 7월 9일 미국 일리노이주 시카고에서 태어났다. 그의 아버지는 엔지니어인 굿맨 모텔손이었고, 어머니는 조지아(블룸)였다. 그의 가족은 유대인이었다.
그는 일리노이주 라 그랑주에 있는 라이온스 타운십 고등학교를 졸업했다. 고등학교 졸업 후 미국 해군에 입대하여 퍼듀 대학교에서 장교 훈련을 받았다. 1947년 퍼듀 대학교에서 학사 학위를 받았고, 1950년에는 하버드 대학교에서 핵물리학 박사 학위를 취득했다. 그의 박사 과정 지도 교수는 이론 물리학자 줄리언 슈윙거였는데, 슈윙거는 이후 1965년 양자 전기역학 연구로 노벨 물리학상을 수상했다.
2.2. 덴마크로의 이주와 연구 활동
하버드 대학교에서 줄리언 슈윙거의 지도로 1950년 박사 학위를 받은 후, 하버드 대학교의 셸든 여행 장학금을 통해 덴마크 코펜하겐으로 이주했다. 그는 코펜하겐 대학교의 이론물리학 연구소(Institute for Theoretical Physics, 훗날의 닐스 보어 연구소)에서 박사후연구원으로 연구 경력을 시작했으며, 이곳에서 아게 보어와 만나 원자핵의 집단 운동에 대한 공동 연구를 시작했다.
1953년, 그는 코펜하겐에 기반을 둔 CERN의 이론 연구 그룹의 일원이 되었다. 같은 해, 모텔손은 아게 보어와 함께 핵자의 독립 입자 운동을 다루는 껍질 모형과 핵자의 집단 운동을 설명하는 액체방울 모형을 통합한 집단 운동 모형을 구축했다. 이들은 1952년부터 1953년까지 이론과 실험 데이터 사이의 밀접한 일치를 보여주는 일련의 논문을 발표했는데, 예를 들어 특정 핵의 에너지 준위를 회전 스펙트럼으로 설명할 수 있음을 보였다. 이 연구는 핵물리학 분야에서 새로운 이론적, 실험적 연구를 촉진하는 계기가 되었다.
1957년, 새로 설립된 북유럽 이론 물리학 연구소(Nordita)의 교수로 임명되어 CERN 이론 그룹 직책을 떠났다. 그해 여름, 데이비드 파인즈가 코펜하겐을 방문하여 초전도체 연구에서 발전된 BCS 이론의 짝짓기 효과를 소개했다. 이에 영감을 받아 모텔손과 보어는 유사한 짝짓기 효과를 원자핵에 도입하여 짝수 및 홀수 원자핵 사이의 에너지 준위 차이를 설명했으며, 1958년에는 원자핵에서 초유동 상태가 나타날 수 있음을 지적했다. 또한 고스핀 상태에서 초유동 상태가 상유동 상태로 상전이될 가능성을 제시하는 등 "유한 양자 다체계로서의 원자핵"이라는 개념을 형성하는 데 기여했다.
1959년 봄에는 미국 캘리포니아 대학교 버클리에서 방문 교수로 재직했다. 이후 1971년 덴마크 시민권을 취득하여 미국과 덴마크의 이중 국적자가 되었다.
모텔손은 아게 보어와 함께 핵구조물리학 분야의 필독서로 꼽히는 "Nuclear Structure" Vol. 1 & 2 (1969년, 1975년 출판)를 저술하기도 했다.
2.3. 연구 업적
1950년과 1951년 사이, 제임스 레인워터와 오게 닐스 보어는 개별 핵자의 운동을 고려한 새로운 원자핵 모델을 개발했다. 이 모델은 기존의 단순한 액체방울 모형을 넘어, 핵 내부 구조를 고려하고 비구형 분포와 같은 여러 핵 특성을 설명할 수 있는 최초의 시도였다. 모텔손은 오게 닐스 보어와 협력하여 이 이론 모델을 실제 실험 데이터와 비교하는 중요한 연구를 수행했다.
1952년부터 1953년까지, 보어와 모텔손은 세 편의 논문을 발표하며 이론과 실험 결과 사이의 밀접한 일치를 입증했다. 특히 특정 핵의 에너지 준위가 회전 스펙트럼으로 설명될 수 있음을 보여주었는데, 이는 당시 고전 물리학 이론으로는 설명하기 어려웠던 부분을 해소하며 새로운 이론 및 실험 연구를 촉진하는 계기가 되었다.
1957년 여름, 코펜하겐을 방문한 데이비드 파인즈는 보어와 모텔손에게 초전도체 이론에서 발전된 '짝짓기 효과' 개념을 소개했다. 이에 영감을 받아 보어와 모텔손은 유사한 짝짓기 효과를 원자핵 이론에 도입하여 짝수 및 홀수 원자핵 사이의 에너지 준위 차이를 성공적으로 설명했다.
이러한 연구는 핵자의 독립 입자 운동(껍질 모형)과 핵 전체의 집단 운동(액체 방울 모형)을 통합적으로 기술하는 집단 운동 모형으로 발전했다. 1953년에 구축된 이 모형은 원자핵 내 집단 운동과 입자 운동 사이의 연관성을 밝히고, 이를 기반으로 원자핵 구조 이론을 발전시킨 중요한 업적으로 평가받는다. 이 공로를 인정받아 모텔손은 1975년 제임스 레인워터, 오게 닐스 보어와 함께 노벨 물리학상을 공동 수상했다.
노벨상 수상 이후에도 모텔손의 연구는 계속되었다. 1957년 BCS 이론이 발표되자마자, 1958년 그는 원자핵에서도 초유동 상태가 나타날 수 있음을 지적했다. 또한 고스핀 상태에서 초유동 상태가 상유동 상태로 전이될 수 있는 가능성을 제시하는 등, 원자핵을 '유한 양자 다체계'로 바라보는 새로운 관점을 제시하며 핵물리학 연구의 지평을 넓혔다.
오게 닐스 보어와 함께 저술한 두 권의 책, Nuclear Structure Vol. 1 (1969년, 단일 입자 운동)과 Vol. 2 (1975년, 핵변형)는 핵구조물리학 분야에서 필독서로 꼽히는 중요한 저작이다.
모텔손은 방글라데시 과학 아카데미와 노르웨이 학술원의 외국인 특별 회원이기도 하다. 1969년에는 평화를 위한 핵 상(Atoms for Peace Award)을 수상했으며, 원자력 과학자 회보 (Bulletin of the Atomic Scientists영어)의 후원자로도 활동하고 있다.
2.4. 노벨상 수상 이후
오게 보어와 함께 연구를 계속하여 2권으로 구성된 단행본 핵 구조를 출판했다. 제1권 단일 입자 운동은 1969년에, 제2권 핵 변형은 1975년에 출판되었다. 이 책은 핵구조물리학 분야의 필독서로 널리 인정받고 있다.
1993년부터 1997년까지 이탈리아 트렌토에 있는 ECT*의 소장을 역임했다.
모텔손은 과학자로서 사회적 책임에도 관심을 보여 원자 과학자 협회 회보의 후원 위원회 위원으로 활동했다. 또한, 그는 핀란드 과학 문학 학회의 명예 회원, 미국 철학 학회 회원, 방글라데시 과학 아카데미와 노르웨이 과학 문학 아카데미의 외국인 회원으로 선출되었다. 1969년에는 원자를 위한 평화상을 수상하기도 했다.