2018년 7월 18일, 미국의 물리학자 버턴 릭터 (Burton Richter, 1931 ~ 2018) 별세
버턴 릭터 (Burton Richter, 1931년 3월 22일 ~ 2018년 7월 18일)는 노벨 물리학상을 받은 미국의 물리학자이다.
– 버턴 릭터 (Burton Richter)
.출생: 1931년 3월 22일, 미국 브룩클린
.사망: 2018년 7월 18일 (87세), 미국 캘리포니아 팰로앨토
.국적: 미국
.출신 학교: 매사추세츠 공과 대학교
.주요 업적: 제이/프시 중간자
.수상: 노벨 물리학상 (1976), 미국국립유공훈장 (2014년)
.분야: 물리학
그는 스탠퍼드 선형 가속기 연구소 (SLAC)를 이끌었는데, 이들은 1974년에 새뮤얼 차오 충 팅이 이끌던 국립 브룩헤이븐 연구소 (BNL)와 함께 제이/프시 중간자를 발견했다.
이 발견은 입자 물리학의 소위 11월 혁명 (독일 11월 혁명에 빗대어)이라 불린다.
그는 1984년부터 1999년까지 SLAC의 관리자였다.
○ 생애 및 활동
버턴 릭터 (Burton Richter)는 1931년 3월 22일, 미국 뉴욕 시 브룩클린의 유대인 가정에서 태어났다.
그는 바루크 블룸버그, 리처드 파인먼 등의 졸업생을 배출한 파 락어웨이 고등학교 (Far Rockaway High School)를 1948년에 졸업했다.
그는 펜실베이니아의 머세스버그 아카데미에 다녔고, 1948년 매사추세츠 공과 대학교에서 입학하여 1952년에 학사 학위를, 1956년에 박사 학위를 취득했다.
스탠퍼드 대학교에서 교수로 있는 동안 그는 데이빗 릿슨의 도움과 미국 원자력 위원회의 지원을 받아 SPEAR라는 입자 가속기를 만들었다.
그의 연구팀은 SPEAR를 이용해 프시 (ψ)라는 소립자를 발견했다. 똑같은 연구가 새뮤얼 차오 충 팅이 이끌던 브룩헤이븐 국립연구소에서 이루어졌지만, 그들은 이 입자를 J 입자 또는 프시온 (psion)이라고 불렀다.
두 팀의 독자적 연구가 인정됨으로 인해 그 입자는 제이/프시 중간자로 명명되었고, 두 사람은 1976년에 노벨 물리학상을 받았다.
버턴 릭터 (Burton Richter)는 2018년 7월 18일 (87세), 미국 캘리포니아 팰로앨토에서 별세했다.
- 입자물리학의 ‘11월 혁명’ 이끈 실험물리학자 버턴 릭터
입자물리를 연구했던 버턴 릭터 미국 스탠퍼드선형가속기센터 소장은 1974년 11월, 미국 뉴욕에 위치한 브룩헤이븐국립연구소의 사무엘 팅 연구원과 마주 앉아 서로의 연구 성과를 소개하다 놀랐다.
5000㎞를 사이에 두고 완전히 똑같은 현상을 발견했던 것이다. 입자물리학에서 우주를 구성하는 입자로 꼽는 기본입자 중 하나인 맵시 (charm) 쿼크와, 맵시쿼크와 전기적 성질이 반대인 안티맵시쿼크가 모여서 마치 원자처럼 잠시 입자를 형성하는 현상을 발견한 것이다.
당시는 아직 쿼크가 위, 아래, 기묘쿼크 세 개밖에 발견하지 못하던 때였다. 4번째 쿼크인 맵시쿼크가 이론으로 예측이 돼 있었는데, 만약 실제로 맵시쿼크가 이들이 결합한 입자인 ‘중간자’가 짧은 시간 존재해야 한다.
하지만 실제 실험에서는 발견된 적이 없었다. 릭터 소장과 팅 박사는 각각 실험을 통해 처음으로 이 중간자를 발견했다.
이 입자에 릭터 소장은 ‘프사이 (psi)’라는 이름을 붙였고 팅 박사는 ‘제이 (J)’라는 이름을 붙였다.
오늘날 이 입자는 ‘제이프사이 (J/psi)’ 중간자로 불린다.
제이프사이는 100억분의 1초의 100억분의 1초 수준으로 아주 찰나의 순간 세상에 존재한다. 우리의 감각으로는 아주 짧지만, 입자의 세계에서는 기존 지식으로 이해할 수 없는 매우 긴 시간이었다. 이는 쿼크 사이를 묶어주는 힘인 강한 상호작용 때문이었다.
물리학은 곧 이 힘을 설명하는 새로운 이론의 탄생으로 나아갔다. 바로 양자색역학 (QCD)이었다.
이 때문에 제이프사이의 발견은 ‘11월 혁명’으로 꼽힌다.
노벨상 선정위원회도 제이프사이 연구의 중요성을 인정해, 이례적으로 발견 2년 만인 1976년 릭터 소장과 팅 박사에게 노벨 물리학상을 수여했다.
릭터 소장은 2014년 미국국립유공훈장을 수여 받기도 했다. 선형, 원형을 포함한 전자가속기 발전에 기여한 공로와, 이를 바탕으로 이룩한 여러 기초입자물리학 발견, 그리고 국가 에너지 정책에 대한 기여가 수상 이유다.
- 제이/프시 중간자 (J/ψ meson)
제이/프시 중간자 (J/ψ meson)는 맵시 쿼크와 맵시 반쿼크로 이루어진 벡터 중간자의 하나다.
순수하게 맵시 쿼크로만 만들어진 중간자 가운데 맵시 에타 중간자 다음으로 두 번째로 가볍다.
기호는 “J/ψ” (라틴 문자 제이와 그리스 문자 프시). 쿼크오늄의 일종이다.
1970년에 미국의 셸던 글래쇼와 그리스의 이오아니스 일리오풀로스, 산마리노의 루치아노 마이아니 (Luciano Maiani)는 맛깔을 바꾸는 붕괴를 설명하기 위하여 당시에 알려졌던 세 가지의 쿼크 (위 쿼크, 아래 쿼크, 기묘 쿼크) 말고 제4의 쿼크의 존재를 예측하였는데 이를 맵시 쿼크라는 이름을 붙였다 (이를 “GIM 메커니즘”이라고 부른다).
이후 1974년에는 이를 바탕으로 맵시 쿼크로만 이루어진 중간자의 존재가 예측되었다.
스탠퍼드 선형 가속기 센터의 버턴 릭터와 매사추세츠 공과대학교의 새뮤얼 팅이 1974년에 독자적으로 발견하였고 이 사실을 그해 11월 11일에 공동으로 발표하였다.
팅은 이 입자를 “제이”라고 이름붙였으며, 릭터는 “프시”로 이름붙였다.
결국 두 독립적임 발견을 모두 인정하여 “제이/프시”로 이름붙여졌다. 이 입자는 곧 예견된 맵시 쿼크로 이루어진 중간자임이 곧 밝혀졌다.
제이/프시의 발견은 맵시 쿼크의 존재를 증명하였고 이에 힘입어 학계는 곧 관련된 많은 이론적·실험적 성과를 이뤘다.
이 사건을 독일의 11월 혁명에 빗대 11월 혁명 (November Revolution)이라고 부른다.
이 공로로 릭터와 팅은 1976년에 노벨 물리학상을 수상하였다.
○ Publications
Barber, W. C.; Richter, B.; Panofsky, W. K. H.; O’Neill, G. K. & B. Gittelman. “An Experiment on the Limits of Quantum Electro-dynamics”, High-Energy Physics Laboratory at Stanford University, Princeton University, United States Department of Energy (through predecessor agency the Atomic Energy Commission), Office of Naval Research, (June 1959).
Richter, B. “Design Considerations for High Energy Electron – Positron Storage Rings”, Stanford Linear Accelerator Center, Stanford University, United States Department of Energy (through predecessor agency the Atomic Energy Commission), (November 1966).
Boyarski, A. M.; Coward, D.; Ecklund, S.; Richter, B.; Sherden, D.; Siemann, R. & C. Sinclair. “Inclusive Yields of pi{sup +}, pi{sup -}, K{sup +}, and K{sup -} from H{sub 2} Photoproduced at 18 GeV at Forward Angles”, Stanford Linear Accelerator Center, Stanford University, United States Department of Energy (through predecessor agency the Atomic Energy Commission), (1971).
Richter, B. “Total Hadron Cross Section, New Particles, and Muon Electron Events in e{sup +}e{sup -} Annihilation at SPEAR”, Stanford Linear Accelerator Center, Stanford University, United States Department of Energy (through predecessor agency the U.S. Energy Research and Development Administration ), (January 1976).
Richter, B. “Forty-five Years of e{sup +}e{sup -} Annihilation Physics: 1956 to 2001”, Stanford Linear Accelerator Center, United States Department of Energy, (August 1984).
Richter, B. “Charting the Course for Elementary Particle Physics”, Stanford Linear Accelerator Center, United States Department of Energy, (February 16, 2007).
Richter, B. Beyond Smoke and Mirrors: Climate Changes and Energy in the 21st Century. Second Edition. Cambridge University Press, 2014.
참고 = 위키백과
크리스천라이프 편집부