카를로 루비아

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1. 개요
2. 생애
- 2.1. 초기 생애 및 교육
- 2.2. 미국에서의 연구 활동 (1958-1960)
3. 실험 물리 경력
4. 에너지 증폭기 개발 (1990년대-현재)
5. 최근 활동
6. 논란
7. 서훈
8. 수상
참조

1. 개요

카를로 루비아는 이탈리아 출신의 물리학자이다. 그는 1983년, W 및 Z 보손의 발견에 기여한 공로로 시몬 판 데르 메르와 함께 1984년 노벨 물리학상을 수상했다. 루비아는 CERN에서 양성자-반양성자 충돌기를 개발하고, 1989년부터 1993년까지 CERN 사무총장을 역임했다. 그는 또한 에너지 증폭기 개념을 제안하고, 아르키메데 태양열 발전소 개발을 이끄는 등 에너지 분야에서도 활발하게 활동했다.

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카를로 루비아 - [인물]에 관한 문서
기본 정보
루비아 (2012년)
존칭 접두사	종신 상원의원
출생일	1934년 3월 31일
출생지	프리울리베네치아줄리아주 고리치아
분야	입자물리학
소속	유럽 입자 물리 연구소 컬럼비아 대학교
학력	피사 고등 사범학교
수상	종신 상원의원 (2013년) OMRI OMCA 노벨 물리학상 (1984년) 베이커 강연 (1985년) 외국인 회원 (1984년) 디랙 메달 (UNSW) (1989년)
주요 업적	W와 Z 보손의 발견
웹사이트	웹사이트
정치 경력
직위	상원 의원
임기	종신 재임
임기 시작	2013년 8월 30일
임명자	조르조 나폴리타노

2. 생애

카를로 루비아는 유럽 입자 물리 연구소(CERN)에서 약한 상호작용 실험을 계속했다. CERN은 양성자 빔을 충돌시키는 교차 저장 고리 가속기를 취역시켰다. 약력장에서의 주요한 결과는 탄성 산란 과정의 구조를 관찰한 것과 맵시있는 중입자를 관찰한 것이다. 이러한 실험들은 후에 다른 종류의 입자 충돌기로 더 색다른 입자들을 관측하기 위한 기술들을 마무리하는 데 중요한 역할을 했다.^[26]

1970년 하버드 대학교 교수가 되었지만, 유럽과 미국을 오가며 CERN에서의 연구를 계속했다. 1976년에는 양성자와 반양성자를 동일한 링에서 가속하는 Super Proton Synchrotron (SPS) 제작을 지휘했다. SPS는 1981년부터 가동을 시작했고, 1983년 1월 UA1 검출기에서 W 보손 생성을 발표했다. 두 달 후에는 Z 보손도 관측되었다.^[25]

1984년 시몬 판 데르 메르와 함께 노벨 물리학상을 수상했다. 이는 역사상 발견부터 수상까지 가장 짧은 기간에 노벨상을 수상한 사례가 되었다. 같은 해 왕립학회 외국인 회원으로 선출되었고, 1985년에는 같은 학회로부터 베이커리안 메달을, 1989년에는 뉴사우스웨일스 대학교로부터 디랙 메달을 수상했다.

1989년부터 1993년까지 CERN의 사무총장을 역임했다.

또한, 루비아는 가속기 구동 미임계로(가속기로 양성자를 연료로 하여 중성자를 발생시키는 원자로)의 구상을 제안했다. 토륨을 연료로 사용하는 이 원자로는 본질적으로 폭주 사고의 위험이 없고, 방사성 폐기물의 반감기가 짧다는 특징이 있다.

2013년 8월 이탈리아 종신 상원의원(Senator for life)에 임명되었다.

2. 1. 초기 생애 및 교육

피사고등사범학교(Scuola Normale Superiore di Pisa)에서 공부했으며 우주선 실험으로 1957년 피사 대학교에서 학위를 받았다. 1959년 미국 컬럼비아 대학교에서 뮤온의 붕괴와 핵포획에 대한 실험으로 박사학위를 받았다. 이 실험은 루비아가 약한 상호작용 분야에서 수행한 여러 실험 중 첫 번째 실험으로, 대학에서의 이러한 실험들은 이후 CERN에서의 연구와 노벨 물리학상 수상의 기반이 되었다.^[26]

1960년 유럽으로 돌아와 새로 설립된 유럽 입자 물리 연구소(CERN)에 들어갔다.^[26]

루비아는 1934년 슬로베니아와 국경을 접한 이탈리아 도시 고리치아에서 태어났다. 전쟁으로 인한 혼란 때문에 그의 가족은 베네치아로, 그 후 우디네로 이주했다. 그의 아버지는 전기 기술자였으며 그에게 같은 분야를 공부하도록 권장했지만, 루비아는 물리학을 공부하겠다는 뜻을 밝혔다. 그는 시골에서 버려진 군용 통신 장비를 수집하여 실험했다. 피사 고등사범학교 입학 시험을 치렀지만, 상위 10위 안에 들지 못하고 11등을 하여 1953년 밀라노에서 공학 과정을 시작했다. 얼마 지나지 않아 피사의 한 학생이 중퇴하면서 루비아에게 기회가 주어졌다. 그는 우주선 실험에 관한 논문으로 비교적 짧은 시간 안에 학사 및 박사 학위를 받았으며, 지도 교수는 마르첼로 컨베르시였다. 피사에서 그는 미래의 아내이자 물리학과 학생이었던 마리사를 만났다.^[9]^[10]^[11]^[12]^[13]

2. 2. 미국에서의 연구 활동 (1958-1960)

피사고등사범학교(Scuola Normale Superiore di Pisa)에서 우주선 실험을 마치고 1957년에 피사 대학교에서 학위를 받은 후, 박사후 연구^[2]를 위해 미국으로 갔다.^[14] 1959년 컬럼비아 대학교에서 박사학위를 받았다.^[14] 약 1년 반 동안 컬럼비아 대학교(Columbia University)에서 뮤온(muon)의 붕괴와 핵 포획에 대한 실험을 수행했다. 이는 루비아가 약한 상호작용장에서 수행한 일련의 실험 중 첫 번째였으며, 이러한 대학에서의 실험은 이후 CERN에서의 연구와 노벨 물리학상 수상의 기반이 되었다.

3. 실험 물리 경력

1976년 카를로 루비아는 CERN의 슈퍼 양성자 싱크로트론(SPS)을 개조하여 양성자와 반양성자를 같은 고리 안에서 충돌시키는 양성자-반양성자 충돌기를 만들 것을 제안했다. 이 가속기는 1981년부터 작동하기 시작했으며, 1983년에 루비아가 이끄는 100명 이상의 물리학자로 이루어진 국제적인 팀(UA1 협력)은 W' Z' 보손을 발견했다.^[25] 이 입자들은 약력의 매개 입자로, 원자핵 안의 방사능 붕괴와 태양의 연소를 조절하는 역할을 한다. 또한 약력은 원소의 핵합성에도 중요한 역할을 한다. W' Z' 보손은 양성자보다 약 100배 더 큰 질량을 가지고 있다.

루비아는 이러한 고에너지 입자를 만들기 위해 데이비드 클라인, 피터 매킨타이어와 함께 새로운 입자 가속기 디자인을 제안했다. 이들은 양성자 빔과 반양성자 빔을 가속기 진공 파이프에서 역회전시켜 정면으로 충돌시키는 방식을 고안했다. 이 과정에서 과학자들은 반양성자 빔의 세기를 만들고 다루는 여러 기술들을 개발해야 했다.

이러한 발견은 표준 모형이라 불리는 이론 물리학의 발전에 큰 영향을 주었다. 스티븐 와인버그, 셸던 리 글래쇼, 압두스 살람은 1979년 "전자기약력" 이론으로 노벨상을 받았는데, W' Z' 보손의 발견은 이 이론을 뒷받침하는 강력한 증거가 되었다. "전자기약력" 이론은 자연의 네 가지 힘 중 전자기력과 약력을 통합하는 이론으로, 통일장 이론의 기반을 제공한다.

1984년, 카를로 루비아는 시몬 판 데르 메르와 함께 "약력 매개자인 W' Z' 보손의 발견으로 이끈 대규모 프로젝트에 대한 결정적인 기여"로 노벨 물리학상을 수상했다. 이는 역사상 발견부터 수상까지 가장 짧은 기간에 이루어진 노벨상 수상 사례 중 하나이다.

CERN의 양성자-반양성자 가속기는 1981년부터 2002년 페르미 국립 가속기 연구소의 테바트론에게 그 역할을 넘겨줄 때까지 고에너지 물리학 연구를 주도했다. 이 가속기를 통해 글루온과 같이 강한 상호작용 현상을 지배하는 상호작용하는 보손 벡터들이 발견되었다. W' Z' 입자는 지금까지 입자 가속기에서 생산된 보손 벡터 중 가장 무거운 입자이다.

또한 루비아는 양성자 붕괴 신호를 측정하기 위한 그란 사소 실험실의 공동 작업에 참여했다. 이 실험은 양성자가 영원히 존재하지 않고 매우 긴 시간이 지난 후 에너지로 붕괴한다는 통일장 이론의 예측을 검증하기 위한 것이었다. 같은 실험실에서 ICARUS라고 알려진 실험을 통해 우주의 중성미자 신호를 탐지하는 기술을 개발하고, 태양에서 방출되는 중성미자를 직접 관찰하는 데 기여했다.

루비아는 핵 에너지를 안전하게 생산하는 새로운 방법인 에너지 증폭기의 개념을 제안했다. 이 증폭기는 핵 반응로에서 고준위폐기물을 소각하고, 자연 토륨과 감손 우라늄을 이용하여 에너지를 생산하는 방식이다. 이 방식은 핵융합과 비교될 정도로 에너지 자원이 풍부하며, 안전성이 높다는 장점을 가진다.

3. 1. 유럽 입자 물리 연구소 (CERN) (1960-1989)

1960년 루비아는 유럽으로 돌아와 새로 설립된 유럽 입자 물리 연구소(CERN)에 들어갔다. CERN은 서로 반대 방향으로 회전하는 양성자 빔을 서로 충돌시키는 방식인 교차 저장 고리 가속기를 설치했고, 루비아와 그의 동료들은 약한 상호작용 실험을 수행하였다. 이 실험의 주요 결과는 탄성 산란 과정 구조를 관찰하고 맵시있는 중입자를 최초로 관찰한 것이다. 이러한 실험들은 이후 다른 종류의 입자 충돌기에서 더 색다른 입자들을 관측하기 위한 기술들을 마무리하는 데 중요했다.^[26]

1976년 CERN의 초양성자 싱크로트론(SPS)을 적용하여 양성자와 반양성자를 같은 고리에서 충돌시키는 양성자-반양성자 충돌기를 제안했다. 사이먼 판 데르 메르의 확률적 냉각 기술을 사용하여 반양성자 축적기도 건설되었다. 이 충돌기는 1981년에 가동을 시작했고, 1983년 초 루비아가 이끄는 100명 이상의 물리학자로 구성된 국제 팀인 UA1 공동 연구팀은 중간 벡터 보존인 W 및 Z 보존을 탐지했다. W 및 Z 보존은 원자핵에서 방사성 붕괴를 일으키고 태양의 연소를 제어하는 약한 힘을 전달하며, 광자가 전자기력을 전달하여 대부분의 물리적 및 생화학적 반응을 일으키는 것과 같다. 약한 힘은 또한 원소의 핵합성에서 근본적인 역할을 한다. 이 입자들의 질량은 양성자보다 거의 100배 더 크다. 1984년 카를로 루비아와 사이먼 판 데르 메르는 "약한 상호작용을 매개하는 입자인 W와 Z 입자의 발견으로 이어진 대규모 프로젝트에 대한 결정적인 공헌"으로 노벨 물리학상을 수상했다.

이러한 입자를 생성할 만큼 충분히 높은 에너지를 얻기 위해 루비아는 데이비드 클라인, 피터 맥킨타이어와 함께 새로운 입자 가속기 설계를 제안했다. 이들은 가속기의 진공관 내에서 반대 방향으로 회전하고 정면으로 충돌하는 양성자 빔과 반물질 쌍둥이인 반양성자 빔을 사용하는 것을 제안했다. 판 데르 메르는 반양성자와 같은 입자를 원형 배열에 유지하고 하류의 편향 자석에 신호를 보내 빔 발산을 점진적으로 줄일 수 있는 "확률적 냉각" 개념을 개발했다. 이 계획을 사용하여 반양성자를 "냉각"(콜리메이트)하여 구조와의 충돌로 너무 많은 반양성자를 잃지 않고 고에너지로 가속하기에 적합한 초점이 잘 맞춰진 빔으로 강제할 수 있었다.

1989년부터 1993년까지 CERN의 사무총장을 역임했다.

3. 2. 하버드 대학교 교수 재직 (1970-1988)

1970년, 루비아는 하버드 대학교의 히긴스 물리학 교수로 임명되어 18년 동안 매년 한 학기씩 재직했으며,^[2] 유럽입자물리연구소(CERN)에서 연구 활동을 계속했다. 1989년에는 CERN 연구소의 사무총장으로 임명되었다.^[15]

3. 3. CERN 사무총장 재직 (1989-1993)

카를로 루비아는 1989년부터 1993년까지 유럽입자물리연구소(CERN) 사무총장을 역임했다.^[25] 재임 기간 동안 루비아는 가속기 구동 미임계로(가속기로 양성자를 연료로 하여 중성자를 발생시키는 원자로)를 제안했다. 이 원자로는 토륨을 연료로 사용하며, 폭주 사고 위험이 없고 방사성 폐기물 반감기가 짧다는 특징이 있다.

3. 4. 그란 사소 국립연구소 (1990년대)

루비아는 양성자 붕괴 징후를 감지하기 위해 설계된 그랑사소 연구소의 심층 협력에 주요한 인물이었다. 이 실험은 물질이 안정적이라는 기존의 믿음을 반증할 증거를 찾고 있다. 가장 널리 받아들여지는 통일장 이론은 양성자가 영원히 지속되지 않고 평균 수명 10³²년 후에 에너지로 서서히 붕괴한다고 예측한다. 아이카루스로 알려진 동일한 실험은 초순수 액체 아르곤에서 이온화 사건을 전자 검출하는 새로운 기술을 기반으로 태양에서 방출되는 중성미자를 직접 검출하고 있으며, 우주적 성질의 중성미자 신호를 탐색하는 최초의 기본적인 중성미자 망원경이다.

4. 에너지 증폭기 개발 (1990년대-현재)

카를로 루비아는 핵반응로의 고준위 폐기물을 소각하고 천연 토륨과 감손 우라늄에서 에너지를 생산하는, 새롭고 안전한 핵 에너지 생산 방법인 에너지 증폭기 개념을 제안했다. 이 개념은 현재의 가속기 기술을 최대한 활용하는 방식이다.^[17] 이 연료에서 나오는 에너지 자원은 실질적으로 제한되지 않았으며, 핵융합에 비교될 가능성이 있다. 2013년 그는 소규모 토륨 발전소를 다수 건설할 것을 제안했다.^[17]

5. 최근 활동

루비아는 현재 미래 에너지 공급 및 지속 가능성 문제, 특히 재생 가능 에너지원에 대한 새로운 기술 개발에 집중하고 있다. 1999년부터 2005년까지 이탈리아 정부가 후원하는 ENEA의 회장으로 재직하면서, 현재 산업계에서 상업적 용도로 개발 중인 아르키메데 태양열 발전소로 알려진 에너지 생산을 위한 집광형 태양 발전소를 위한 새로운 기술을 개발하였다.

루비아는 스페인 시에마트(Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas)의 주요 과학계 조언자이며, 2007년에는 조제 마누엘 두랑 바호주 유럽 위원회(EU 집행위원회) 회장이 기후 변화 대비를 위해 설치한 고위급 고문 그룹의 일원과 임데아 에너지 기관 이사로 선정되었다. 2009년부터 2010년까지는 라틴 아메리카의 경제 위원회 연합인 ECLAC의 사무총장 특별 고문관을 역임했다. 2010년 6월에는 독일 포츠담에 위치한 고급 지속 가능 연구 기관(Institute for Advanced Sustainability Studies in Potsdam)의 과학 이사(Scientific Director)로 임명되었다. 그는 이탈리아-미국 재단의 회원이기도 하다.

소행성 8398의 명칭은 루비아의 업적을 기리기 위해 그의 이름을 따 루비아로 결정되었다.

6. 논란

CERN에는 W와 Z보손의 발견을 동시에 연구하는 두 팀이 있었는데, 다른 한 팀은 UA2로 알려졌으며 비슷한 시기에 W보손을 발견했고 UA1보다 3주 앞서 Z보손을 발견했다. 그러나 UA1팀의 발견만이 공헌한 것으로 되어있다.^[27] CERN의 심의관들은 UA2의 항의에 대해 UA1을 지원했다.

7. 서훈

연도	수여 기관	수여 내용
1984년	이탈리아	Cavaliere di Gran Croce OMRI^it^[20]
1984년	미국 업적 아카데미	골든 플레이트 상(Golden Plate Award)^[24]
1984년	왕립학회	외국인 회원(ForMemRS)^[23]
1985년	왕립학회	베이커리안 메달
1989년	뉴사우스웨일스 대학교	디랙 메달
2013년	이탈리아	상원의원 종신직(Senatore a vita)^[21]
2016년	중화인민공화국	국제 과학기술 협력상(International Scientific and Technological Cooperation Award)^[22]

8. 수상

연도	수상 내역
1984년	시몬 판 데르 메르와 함께 "약한 상호작용을 매개하는 입자인 W와 Z 입자의 발견으로 이어진 대규모 프로젝트에 대한 결정적인 공헌"으로 노벨 물리학상 수상.^[25]
1984년 12월	이탈리아 공화국 공로훈장 대십자훈장(Ordine al Merito della Repubblica Italiana, OMRI) 수여.^[20]
1984년	왕립학회 외국인 회원(Foreign Member of the Royal Society, ForMemRS)으로 선출.^[23]
1984년	미국 업적 아카데미(American Academy of Achievement)의 골든 플레이트 상(Golden Plate Award) 수상.^[24]
1985년	왕립학회로부터 베이커리안 메달 수상.
1989년	뉴사우스웨일스 대학교로부터 디랙 메달 수상.
2013년 8월 30일	조르조 나폴리타노 대통령에 의해 이탈리아 상원의원 종신직(Senatore a vita)으로 임명.^[21]
2016년 1월 8일	중화인민공화국으로부터 국제 과학기술 협력상(International Scientific and Technological Cooperation Award) 수상.^[22]

소행성 8398 루비아(8398 Rubbia)는 그의 이름을 따 명명되었다.

참조

_[1] Nobelprize 2020-04-27
_[2] journal The W and Z particles: a personal recollection https://cds.cern.ch/[...] 2024-03-09
_[3] journal CERN honours Carlo Rubbia as he turns 75 https://cds.cern.ch/[...] 2009-06-00
_[4] journal Carlo Rubbia: a passion for physics and a craving for new ideas http://cerncourier.c[...] 2014-09-00
_[5] 웹사이트 Nobel prize press release about Rubbia http://nobelprize.or[...]
_[6] 웹사이트 Article on Carlo Rubbia from Encyclopædia Britannica http://www.britannic[...]
_[7] 웹사이트 Carlo Rubbia's biography and lectures on the website https://www.pas.va/e[...]
_[8] 웹사이트 Scientific publications of Carlo Rubbia https://inspirehep.n[...]
_[9] magazine Scientist of the Year: Carlo Rubbia: the Lord of the Atom-Smashers https://cds.cern.ch/[...] 2021-06-01
_[10] 웹사이트 Personalities: Personalities/Careers: What Carlo Did Next https://physicsworld[...] 2021-06-01
_[11] magazine Carlo Rubbia: a passion for physics and a craving for new ideas https://cerncourier.[...] 2021-06-01
_[12] 웹사이트 Prof. Dr. Carlo Rubbia https://www.mediathe[...] 2021-06-01
_[13] news MAN IN THE NEWS; 3 SCIENTISTS NAMED AS THE 1984 NOBEL LAUREATES IN CHEMISTRY AND PHYSICS https://www.nytimes.[...] 2021-06-01
_[14] 웹사이트 Columbia Nobels https://web.archive.[...] Columbia University 2015-09-01
_[15] 웹사이트 Looking to the future https://cds.cern.ch/[...] CERN 2015-09-01
_[16] 서적 Weaving the Web: The original design and ultimate destiny of the World Wide Web by its inventor HarperInformation
_[17] 웹사이트 Development of Tiny Thorium Reactors Could Wean the World Off Oil in Just Five Years | Popular Science http://www.popsci.co[...] Popsci.com 2013-09-06
_[18] 서적 La tentazione del credere Rizzoli
_[19] 웹사이트 Carlo Rubbia, an engagé scientist. - Minerva - Scientific popularization association https://www.noidimin[...]
_[20] 웹사이트 Pertini Festeggia Rubbia – La Repubblica http://ricerca.repub[...] Ricerca.repubblica.it 2013-09-06
_[21] 웹사이트 Carlo Rubbia appointed senator for life https://cds.cern.ch/[...] CERN 2015-09-01
_[22] 웹사이트 Carlo Rubbia awarded China's highest scientific Prize https://home.cern/ne[...] CERN News 2016-01-08
_[23] 웹사이트 Professor Carlo Rubbia ForMemRS https://royalsociety[...] Royal Society
_[24] 웹사이트 Golden Plate Awardees of the American Academy of Achievement https://achievement.[...] American Academy of Achievement
_[25] 서적 すごい物理学講義河出文庫
_[26] 웹사이트 Scientific Director - Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Carlo Rubbia http://www.iass-pots[...]
_[27] 서적 The Nobel Prize: A History of Genius, Controversy, and Prestige http://books.google.[...]

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