“중성미자에 질량있다”




빛의 속도로 움직이는 우주 구성의 기본입자인 중성미자(뉴트리노)에 질량이 있다는 사실이 최종 확인됐다. 이로써 중성미자와 관련한 물리학계의 오랜 논란에 종지부를 찍게 됐으며 우주 생성의 미스터리를 푸는 데 크게 기여하게 됐다.


중성미자진동실험(K2K) 국제연구팀은 “일본 쓰쿠바에 있는 고에너지연구소에서 인위적으로 중성미자를 만들어 검출하는 실험을 한 결과 중성미자들끼리 진동 변환이 일어남을 확인했다”고 11일 밝혔다.


연구팀은 가속기로 뮤온중성미자를 생성한 후 250㎞ 떨어진 지하의 검출기(슈퍼카미오칸데)로 날아가게 해 충돌하는 중성미자를 측정했다. 이번 연구에 참가한 서울대 김수봉 교수는 “빔이 퍼지는 정도와 중성미자의 충돌확률을 고려했을 때 151개의 중성미자가 검출될 것으로 예상했으나 실제 관측에서는 108개만 검출됐다”며 “이는 43개의 뮤온중성미자가 진동변환을 일으켜 다른 형태로 바뀐 것으로 중성미자의 질량이 존재한다는 사실을 의미한다”고 설명했다.


물리학계는 이번 연구가 현대물리학의 새로운 지평을 연 것으로 평가하고 있다. 약 50년동안 물리학계에서 정설로 받아들여졌던 표준모형은 수정되어야 하며 중성미자의 질량을 예측했던 대통일이론이 학계에서 지지를 받을 것으로 예측했다. 김교수는 “대통일이론은 빅뱅이 일어난 직후를 설명하는 이론이므로 앞으로 우주 초기모습을 예측하고 우주생성 과정을 연구하는 데 중요한 역할을 하게 됐다”고 설명했다.


국제연구팀 120명 중에는 서울대, 전남대, 고려대 등 20여명의 국내 연구진이 포함됐다. 국내 연구진은 중성미자 검출을 위한 주요 부품인 전단전자기판을 설계, 제작하고 데이터 분석을 하는 등 큰 기여를 했다. 고등과학원 김정욱 원장은 “중성미자는 물리학자에게 노벨상을 3번(1988년, 1995년, 2002년)이나 받게 해준 중요한 연구분야로 이번 연구결과도 노벨상 후보감으로 기대된다”고 말했다.


◇중성미자란


원자핵 붕괴과정에서 방출되는 중성의 전하를 띤 기본입자. 전자, 뮤온, 타우의 3가지 종류가 있다. 다른 물질과 상호작용을 하지 않으며 질량이 거의 없어 빛의 속도로 움직인다.


◇대통일이론은


자연계에 존재하는 4가지 힘 중에서 중력을 제외한 3가지 힘(전자기력, 강한 핵력, 약한 핵력)을 통일한 이론이다.


〈이은정 과학전문기자 ejung@kyunghyang.com〉

제 전공이 아니라 학부시절에 관심삼아 과학잡지나 간단한 입문서 정도에서 봤던 것인데...
그땐 중성미자를 암흑물질이라고 거의 상호작용을 안 하는 물질이라고 하던 기억이 나네요..
또, 우주의 90% 이상이 이 중성미자라는 기억도 나느데.. 맞는 얘긴지는 오래되서 확신이.. 틀리면 낭패.. -.-;;
질량이 있다네요...