인류는 70년 넘게 원자시계로 시간을 측정했다. 원자시계는 원자 속 전자가 두 에너지 상태를 오갈 때 흡수하는 빛의 진동수를 기준으로 한다. 이 진동수에 레이저나 마이크로파의 박자를 맞추고 그 진동을 세는 방식으로 1초를 계산하는 것이다. 여기서 더 나아가 원자 속 전자 대신 원자핵을 진자로 쓰는 ‘원자핵 시계’가 처음으로 완성됐다. 오스트리아 빈 공대, 독일 연방물리기술청, 체코 과학기기연구소가 주도한 공동 연구팀은 방사성 동위원소 토륨-229 원자핵이 레이저 빛을 흡수하는 신호를 이용해 레이저 주파수를 스스로 바로잡는 방식의 원자핵 시계를 최초로 개발했다. 이 시계는 사람이나 기존 원자시계의 개입 없이 하루 동안 연속으로 작동했다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’(10월 8일 자)에 실렸다. 중국 칭화대, 베이징 양자정보과학 학술원을 중심으로 14개 연구기관이 참여해 중국 연구팀도 똑같은 방식으로 원자핵 시계를 구현하고 같은 날 네이처에 논문을 발표했다. 두 연구팀은 똑같은 원자핵 시계를 개발했지만 접근법은 달랐다. 칭화대 팀은 카드뮴 증기를 이용해 약 10㎼(마이크로와트) 출력의 강한 148㎚(나노미터) 레이저를 만들었다. 빈 공대 팀은 레이저 출력은 낮지만 시계 몸체 역할을 하는 결정에 토륨을 더 많이 담았다. 서로 다른 방식으로 만든 두 원자핵 시계 주파수는 10의 -15승(1000조분의 1) 수준까지 일치했다. 두 겹으로 싸인 원자핵 시계는 초 단위의 빠른 흔들림을 빛을 가두는 광공진기가 잡을 수 있게 했다. 또 시간이 지나면서 공진기가 서서히 밀리는 현상은 토륨 원자핵의 흡수 신호가 바로잡게 했다. 시간을 유지하는 원자핵 시계의 몸체는 지름 3.1㎜, 길이 4.2㎜의 작은 결정이다. 진공 용기 안은 약 21.5도 실온이었고 별도의 온도 제어 없이도 변동 폭은 ±0.5도를 유지하도록 했다. 또 레이저가 지나는 경로에만 토륨-229 원자핵 약 1경 개를 배치했다. 연구팀은 이렇게 완성한 시계를 이용해 곧바로 암흑물질 탐색에 나섰다. 암흑물질은 매우 가벼운 미지의 입자로 이뤄져 있다고 알려져 있다. 이런 입자가 물질과 아주 약하게라도 상호작용하면 전자기력이나 강한 핵력의 세기를 정하는 기본 상수가 일정한 주기로 미세하게 출렁이는 데, 특히 토륨-229는 이런 출렁임에 민감하다. 연구팀은 암흑물질로 인한 미세한 출렁임을 잡아내기 위해 이번에 개발한 원자핵 시계와 원자번호 70번 이터븀을 이용한 광학 원자시계의 박자 비율을 비교했다. 그 결과 의미 있는 신호는 찾지 못했지만 암흑물질이 존재할 수 있는 범위를 좁히는 데 성공했다. 게다가 강한 핵력과 쿼크 질량에 대한 결합은 기존 원자시계보다 최대 1000배 더 깊은 영역까지 들여다볼 수 있는 것으로 확인했다. 연구를 이끈 실험 양자물리학자인 토르스텐 슈움 오스트리아 빈 공대 교수는 “이번 연구는 이론적으로만 제시됐던 원자핵 시계를 실제로 구현하는 데 성공했다는 점에서 의미가 크다”고 말했다.

가장 정교한 시계 제작자, 달의 수호자, 과학 사기 폭로자, 바이러스 사냥꾼, 기후 기사단…. 과학 저널 ‘네이처’가 과학적 성과를 올리고 글로벌 과학 이슈에 영향을 미친 인물 가운데 ‘올해를 빛낸 10인’을 선정해 10일 발표했다. 콩고민주공화국 국립생의학연구소 소속 역학자인 ‘바이러스 사냥꾼’ 플라시데 음발라 박사는 콩고에서 발생한 치명적 천연두가 국경을 넘어 빠르게 확산할 수 있다는 것을 예측하고 대응을 촉구해 공중 보건에 큰 역할을 했다는 점을 인정받았다. 독일 베를린 자유대 안나 아발키나 연구원은 가짜 논문, 표절논문, 논문 공장 등을 폭로해 과학계 부정행위 근절 운동에 앞장서고 있는 점이 높은 평가를 받았다. 중국 칭화대 의대 후지쉬 교수는 건강한 사람의 면역세포를 유전자 가위로 편집한 뒤 환자에게 주입해 자가면역 질환을 치료하는 데 성공해 올해의 인물로 선정됐다. 이 기술은 암 치료에도 도움을 줄 것으로 기대되고 있다. 독일 국립 측정 표준연구소의 에케하르트 페이크 박사는 토륨 229 원소의 핵 진동을 이용한 일명 ‘원자핵 시계’의 아이디어를 제시해 주목받았다. 2001년 페이크 박사는 원자시계보다 더 정밀한 원자핵 시계 개념을 제시했지만, 실제 제작에는 성공하지 못했는데 지난 11월 미국 콜로라도주립대 연구팀이 초정밀 핵시계를 만들어 내며 주목을 받았다. 중국 항천국 소속 우주 지질학자 리춘라이 박사는 중국의 달 탐사선 창어 6호가 인류 최초로 수집해 지난 6월 지구로 가져온 달 뒷면 토양 표본을 처음 분석해 올해의 인물로 꼽혔다. 구글 딥마인드의 레미 람 연구원은 기존 기후 모델링보다 더 빠르고 정확하게 날씨 예측 인공지능을 개발해서, 웬디 프리드먼 미국 시카고대 교수는 지난 4월 제임스웹 우주망원경 관측 자료로 새로운 허블 상수값을 계산해 우주 팽창 속도에 대한 오랜 질문을 해결할 것으로 기대되면서 올해 10대 인물로 꼽혔다. 한편 21년 만에 과학기술 연구원에 대한 임금 인상을 끌어낸 캐나다 토론토대 박사과정 연구원이자 ‘과학을 지원하라’란 조직을 이끄는 케이틀린 카라스, 스위스 정부를 상대로 기후 변화에 대해 조처하지 않은 것은 인권 침해라는 소송을 제기해 승소 판결을 끌어낸 코르델리아 베어 변호사, 학생 주도 혁명 이후 방글라데시 임시 정부 수반이 된 노벨평화상 수상자 무함마드 유누스도 네이처 10대 인물에 포함됐다.

가장 정교한 시계 제작자, 달의 수호자, 과학 사기 폭로자, 바이러스 사냥꾼, 기후 기사단…. 과학 저널 ‘네이처’는 ‘올해 과학계를 빛낸 10명’을 선정해 10일 발표했다. 네이처가 선정한 10대 인물은 과학적 성과를 올려 주목받은 인물 이외에도 글로벌 과학 이슈에 영향을 미친 사람들까지 포함됐다. 콩고민주공화국 국립 생의학 연구소 소속 역학자인 ‘바이러스 사냥꾼’ 플라시데 음발라 박사는 콩고에서 치명적인 천연두가 발생하고, 이 바이러스가 국경을 넘어 확산할 수 있다는 것을 정확히 예측하고, 치명적 감염병의 확산을 막기 위해 국제적 차원에서 신속한 대응이 필요하다고 촉구함으로써 공중 보건에 중요한 역할을 해 올해의 인물로 꼽혔다. 가짜 논문으로 과학 데이터베이스를 오염시키는 표절자와 논문 공장 등을 폭로해 과학 출판 분야의 부정행위를 근절하는 운동에 앞장서고 있는 독일 베를린 자유대 동유럽연구소 안나 아발키나 연구원도 올해의 10대 인물로 꼽혔다. 아발키나 연구원은 이런 활동 때문에 러시아 정부의 감시 대상에 오르기도 했다. 중국 칭화대 의대 및 상하이 해군 의과대 소속 후지 쉬 교수는 건강한 사람의 면역세포를 유전자 가위 기술을 이용해 편집한 뒤 환자에게 주입해 자가면역 질환을 치료하는 데 성공해 올해의 인물로 선정됐다. 쉬 교수가 만든 기술은 자가면역질환은 물론 암 치료에도 도움을 줄 것으로 기대되고 있다. 독일 국립 측정 표준연구소의 물리학자 에케하르트 페이크 박사는 토륨 229 원소의 핵 진동이 기반하는 일명 ‘원자핵 시계’의 아이디어를 제시해 주목받았다. 2001년 페이크 박사는 현재 원자시계보다 더 정밀한 원자핵 시계 개념을 제시했다. 핵시계를 만들려는 시도는 있었지만, 번번이 실패했다. 그러다, 지난 11월 미국 콜로라도주립대 연구팀이 이론으로만 가능했던 방사성 토륨 원자를 이용한 초정밀 핵시계를 만드는 데 성공하면서 페이크 박사는 과학계의 주목을 받았다. 중국 항천국 소속 지질학자 리 춘라이 박사는 달과 화성 토양 분석 전문가로 중국의 달 탐사선 창어 6호가 인류 최초로 수집해 지난 6월 지구로 귀환한 달 뒷면 토양 표본을 처음 분석한 연구자로 올해의 인물로 꼽혔다. 구글 딥마인드의 레미 람 연구원은 기존 기후 모델링보다 더 빠르고 정확하게 날씨를 예측할 수 있는 인공지능을 개발한 점에 대해, 웬디 프리드먼 미국 시카고대 교수는 지난 4월 제임스웹 우주망원경(JWST) 관측 데이터로 새로운 허블 상숫값을 계산해 우주 팽창 속도에 대한 오랜 질문을 해결할 수 있을 것으로 기대되면서 올해 10대 인물로 꼽혔다. 한편, 21년 만에 대학원생과 박사후과정 연구원에 대한 최대 규모의 투자를 끌어낸 캐나다 토론토대 박사과정 연구원이자 ‘우리 과학을 지원하자’라는 조직을 이끄는 케이틀린 카라스, 64세 이상 스위스 여성 2000명이 정부를 상대로 소송을 해 기후 변화에 대해 조처하지 않은 것은 명백한 인권 침해라는 판결을 끌어낸 코르델리아 베어 변호사, 학생 주도 혁명 이후 방글라데시 임시 정부 수반이 된 노벨평화상 수상자 무함마드 유누스도 네이처가 선정한 10대 인물에 포함됐다.