일상적인 스케일에서와 같이 수많은 원자들이 모인 상태에 대한 연구
자성에 대한 이론적인 업적

출처: 프린스턴 대학교(필립 앤더슨), Nobel Prize(네빌 모트 ,존 벤블렉)

[문화뉴스 MHN 권성준기자] 지난 3월 29일 미국의 물리학자 필립 앤더슨(Philip Anderson, 1923~2020)의 부고가 알려졌다. 그는 "많으면 다르다"라는 명언으로 유명한데 이 말이 무엇을 의미하는지 알아보고자 한다.

앤더슨은 1977년 영국의 물리학자 네빌 모트(Nevill Mott, 1905~1996)과 미국의 물리학자 존 벤블렉(John Van Vleck, 1899~1980)과 함께 '복잡계에 자기장에 따른 전자의 구조에 대한 기여'로 노벨 물리학상을 수상하였다.

복잡계는 자연계를 구성하고 있는 여러 구성 성분 간의 상호작용으로 인해 생기는 복잡한 현상들을 의미한다. 대표적인 예시로 자석을 들 수 있다.

출처: 픽사베이

자석의 자성은 자석을 구성하는 원자들의 스핀이라고 하는 물리량으로 인해 나타나는데 일반적으로 한 개의 자석에는 셀 수 없이 많은 원자들이 들어가 있다. 따라서 셀 수 없이 많은 스핀들이 각자 상호작용을 하는 시스템을 복잡계라고 한다.

이렇게 많은 원자들이 모인 복잡계의 경우 거시적인 관점에서 물질을 바라보면 원자 1~2개만 가지고 측정한 성질과 다른 성질을 보여주는 경우가 많다. 그래서 앤더슨은 이를 "많으면 다르다"라고 표현하였다.

출처: phys.org

복잡계에서 일어나는 특이한 현상의 예로는 초전도 현상을 꼽을 수 있다. 실제로 앤더슨의 업적 중에 고온 초전도체에 대한 연구가 있다.

초전도 현상은 자석의 온도를 영하 270도 정도로 낮추면 전류 저항이 0이 되며 반자성을 띄어 자석을 밀어내는 모습을 보인다. 또한 초전도체 내에선 광자가 질량을 띄게 되고 이는 힉스 메커니즘에 영감을 주기도 하였다.

근대 자기학의 아버지인 벤블렉과 그의 제자였던 앤더슨 그리고 같이 노벨상을 수상한 모트, 이들의 주된 연구 주제였던 자성을 가진 물체에서의 전자에 대한 연구는 이후 고체 물리학이라는 새로운 물리학의 분야가 되는데 큰 기여를 하였다.

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[MHN 과학] "많으면 다르다", 1977년 노벨 물리학상: 복잡계와 자성

일상적인 스케일에서와 같이 수많은 원자들이 모인 상태에 대한 연구
자성에 대한 이론적인 업적

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