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노벨상인물

표트르 카피차 Pyotr Kapitsa

표트르 카피차 [이미지]
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MIPT (모스크바 물리기술원)
  • 작성 2016-12-28
  • 조회 5,198
  • 출생1894-07-09
  • 국적 러시아
  • 분야물리학
  • 소속모스크바 물리기술원
  • 출신대학상트페테르부르크대학교
  • 주요업적헬륨 액화장치의 발명과 응용
  • 수상노벨 물리학상(1978)
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인물정보

구소련의 물리학자. 강자기장을 이용하여 극저온의 연구를 진행하고, 수소·헬륨 액화장치의 설계, 액화헬륨의 초유동성과 제2음파에 대한 연구, 산소·수소 등의 액화장치 완성 등 저온물리학 분야에 업적을 남겼다.

1894년 7월 9일 레닌그라드 근처의 구 소련 해군기지에서 태어났다. 아버지는 방어시설을 건축한 엔지니어였고 어머니는 귀족 집안 이였다. 카피차 박사의 집안은 러시아어 뿐 만 아니라 루마니아 어도 구사 할 수 있었다. 1차 세계대전 때 구급차 차량 운전자로 2년간 일하느라 학업을 잠시 중단하기도 했다.

1918년 페트로그라드 종합기술 연구소를 졸업하여 영국에서 계속해서 공부하였고, 캐임브리지 대학 캐번디시 연구소에서 어네스트 러더퍼드(Ernest Rutherford)박사와 10년 넘게 연구를 함께 하였다. 캐임브리지 몬드 연구소의 최초 소장을 맡았다. 1920년대, 그는 단기간 동안 특정하게 생성된 공심 전자석에 높은 전류를 주입시켜 강력한 자기장을 생성하기 위한 기술을 개발했다. 하지만 1934년 부모님을 찾아뵙기 위해 러시아를 방문했다가 스탈린 정부의 제재로 인해 영국으로 돌아갈 수 없게 되었다.

그의 동료 어네스트 러더퍼드 박사가 카피차 박사가 고안해낸 장비를 러시아로 보낼 수 있는지 여부를 영국 정부와 상의 했으나 고자기장 연구 장비가 캐임브리지에 남겨 진채로 다시 되찾을 수 없었다. 카피차 박사는 그의 연구 방향을 저온 연구로 전환해 저온을 얻기 위해 현존하는 방법에 대해 비판적 분석을 시작했다. 1934년 단열 원리를 기초로 하여 액체 헬륨의 중요한 양을 만들기 위한 새로운 장비를 만들어 냈고 1937년 초유동성을 발견하였다. 새로운 물질의 상태를 여러 차례 논문에 걸쳐 발표했으며 후에 노벨 물리학상까지 수상하게 되었다.

1939년 특별한 고효율 팽창 터빈을 사용하여 낮은 압력 순환으로 기체를 용해하는 새로운 방법을 개발해냈다. 곧이어 세계 2차 대전 중 소련 차관 회의에 소속된 산소 산업부의 장으로 임명되었는데 그곳에서 저 압력의 팽창 기술을 개발했다. 높은 압력의 마이크로파 생성기를 발명해냈고 새로운 종류의 연속 고압력 플라즈마를 개발해 냈다.

1945년 11월, 카피차 박사는 소련 원자폭탄 개발 프로젝트를 맡고 있던 라브렌티 베리야(Lavrentiy Beria)와 논쟁을 벌였다. 놀랍게도 스탈린이 카피차 박사에게 찾아가 협력해 달라고 부탁했지만 카피차 박사는 베리야와 함께 연구하기를 거부했고 심지어 베리야가 사냥 총을 선물하고 스탈린이 몇 번이나 만나기를 시도했지만 결코 원자폭탄 개발에 발도 들이지 않았다.

전쟁 직후 소련 정부는 카피차 박사를 포함한 저명한 소련 과학자들이 새로운 기술 대학을 설립하도록 하여 모스크바 물리대학원이 설립되었다. 카피차 박사는 그곳에서 학생들을 가르쳤다. 1957년부터는 소련 과학 아카데미의 상임 간부회 외원이 되어 공산당이 아닌 사람 중 유일한 간부 회원이였다.

1978년 헬륨 액화장치의 발명과 응용, 우주 초단파 배경복사 발견과 대폭발이론을 연구한 공로 및 오랜 시간 동안 이 분야를 개발한 리더로 아노 앨런 펜지어스(Arno Allan Penzias), 로버트 우드로 윌슨(Robert Woodrow Wilson)과 노벨 물리학상을 수상하였다.

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시상연설

전하, 그리고 신사 숙녀 여러분.
올해의 노벨 물리학상은 '저온 물리학 분야에서 기초적인 발견과 발명의 공로'로 모스크바의 표트르 레오니도비치 카피차 박사와 '우주 마이크로파의 배경복사를 발견한 공로'로 미국 뉴저지주 홈델의 아노 펜지어스 박사와 로버트 윌슨 박사가 공동으로 수상하겠습니다.

여기서 말하는 저온이란 모든 열운동이 정지되며 어떤 원소도 가스 상태로 존재하지 못하는 절대온도 0도, 즉 섭씨 -273도를 말합니다. 온도를 절대온도 0도를 기준으로 표시하는 것은 영국 물리학자인 켈빈 경의 이름을 따서 K라고 씁니다. 즉 3K는 -270℃를 의미합니다.

70년 전 네덜란드 물리학자인 카메를링 오네스가 헬륨을 액화시키는 데 성공하면서 예상치 못한 새로운 현상들을 발견하였습니다. 1911년 오네스는 수은의 전기저항이 4K에서 완전히 사라지는 초전도현상을 발견했습니다. 이 발견으로 카메를링 오네스는 1913년 노벨 물리학상을 받았으며, 라이덴 대학의 그의 연구실은 여러 해 동안 저온물리학의 메카가 되었습니다. 많은 스웨덴의 과학자들도 그곳으로 순례의 길을 떠났습니다.

1920년대 말에 라이덴 대학교의 연구자들은 만만치 않은 경쟁자를 발견하게 되는데 그가 바로 영국 케임브리지 대학교에서 러더퍼드와 함께 일하고 있던 젊은 러시아 물리학자인 카피차 박사였습니다. 그의 연구 업적이 워낙 뛰어나서 영국에서는 왕립학회 몬드연구소(기부자인 몬드의 이름을 붙임)라는 그를 위한 특별 연구소가 만들어질 정도였습니다. 카피차 교수는 이 연구소에서 1934년까지 머물면서 그의 가장 뛰어난 업적인 헬륨을 대량으로 액화하는 훌륭한 장비를 개발한 것입니다. 액화헬륨은 지난 4반세기 동안 지속된 저온물리학 연구의 밑받침이 되었습니다.

이후 고국으로 돌아간 카피차 박사는 새로운 연구소 설립을 완전히 처음부터 시작해야 했습니다. 그런 여건에도 불구하고 그는 1938년 헬륨에서 초유체 특성, 즉 2.2K(헬륨의 람다 온도) 이하에서 내부저항(점도)이 완전히 없어지는 현상을 발견하여 전 세계 물리학계를 깜짝 놀라게 했는데, 이 현상은 몬드 연구소의 알렌과 미스너에 의해서도 독립적으로 발견되었습니다. 카피차 박사는 탁월한 방법으로 저온물리학 연구를 추진해 왔으며, 동시에 젊은 과학자들을 지도하고 독려했습니다. 그중에는 1962년 응집물질 특히 액체헬륨에 대한 선구적 이론의 개발 공로로 노벨상을 수상한 레프 란다우도 있었습니다. 카피차의 업적을 언급하면서 매우 강력한 자기장을 만드는 방법의 개발도 빼놓을 수 없습니다.

카피차 박사는 우리 시대의 가장 위대한 실험 연구자이며, 저온물리 분야의 독보적인 선구자이고 지도자입니다.

표트르 카피차 박사님.
우리의 전통에 따라 여러분이 공동 수상할 올해 노벨 물리학상의 업적을 간단히 스웨덴어로 설명드렸습니다. 스웨덴 왕립과학원을 대표해서 여러분에게 축하의 말씀을 전하게 되어 대단히 기쁘고 영광스럽습니다. 이제 전하께서 여러분께 노벨상을 시상하시겠습니다.

-스웨덴 왕립과학원 라메크 훌텐

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자료출처
[네이버 지식백과] 헬륨 액화장치의 발명과 응용 우주 초단파 배경복사 발견과 대폭발 이론 연구 (당신에게 노벨상을 수여합니다. | 노벨 물리학상, 2010. 1. 18., 바다출판사), nobelprize.com, 네이버, 구글

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