지중해 바닥서 얻은 중성미자 데이터, 우주 기원 이론 예측과 일부 달라 작성일 03-21 104 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="0AMOOAOJJR"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c7d38f8002546fbc3375adc9795382348e8505aec6af47cd266a917bb9982de1" dmcf-pid="pcRIIcIiJM" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="지중해 해저 2450m에 설치된 유럽 큐빅킬로미터 중성미자검출기(KM3NeT)의 ORCA 탐지기에서 일어나는 중성미자 검출 과정을 시각화한 그림. KM3NeT 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/21/dongascience/20250321101214750ijpq.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="3R2AAJA8ne" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/21/dongascience/20250321101214750ijpq.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 지중해 해저 2450m에 설치된 유럽 큐빅킬로미터 중성미자검출기(KM3NeT)의 ORCA 탐지기에서 일어나는 중성미자 검출 과정을 시각화한 그림. KM3NeT 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="67c06123ec37aa573a3c131b38e13298c8359176b94952c6279290050387d545" dmcf-pid="UkeCCkCnJx" dmcf-ptype="general">과학자들이 지중해 해저 2450m 아래에 설치된 중성미자 검출기 데이터를 활용해 양자역학과 중력의 연결고리를 찾고 우주의 기원을 설명하는 이론인 '양자 중력(quantum gravity)' 모델 일부가 틀렸다는 사실을 입증하는 데 성공했다.</p> <p contents-hash="8534e99d4f82efd7b1bbd7b8b60b10c0d7e79af866717807325a9b872301535b" dmcf-pid="uEdhhEhLiQ" dmcf-ptype="general">나자 레싱 스페인 발렌시아대 물리학과 연구원팀은 유럽 큐빅킬로미터 중성미자 검출기(KM3NeT)에서 수집된 중성미자 데이터를 통해 양자 중력 이론의 새로운 한계를 제시하고 연구 결과를 20일 국제학술지 '우주론 및 천체 입자 물리학 저널'에 공개했다. 중성미자는 다른 물질과 상호작용이 거의 없어 '유령 입자'로 불리는 우주의 기본 입자다. </p> <p contents-hash="fc0b8d760f9079521b96405540781b8ed4b415f746a03b346ef135418e48a853" dmcf-pid="7DJllDloLP" dmcf-ptype="general">우주의 가장 기본적인 힘과 입자를 설명하는 표준 모형에 따르면 기본 힘 4가지는 전자기력과 약력, 강력, 중력이다. 전자기력, 약력, 강력은 1900년대에 제시된 양자역학을 통해 통합적으로 설명됐지만 중력과 양자역학의 연결고리는 명확하지 않았다. </p> <p contents-hash="11f711cc33a0f2d0e7d9093e50eb5cba381aaaf23f92df4c288399501d18597d" dmcf-pid="zwiSSwSgd6" dmcf-ptype="general">양자 중력 이론은 양자역학이 작용하는 규모에서 중력을 설명하려는 물리학의 한 분야다. 일부 양자 중력 이론에 따르면 거대한 블랙홀과 성질은 같지만 더 이상 쪼갤 수 없을 정도로 작은 공간에 일시적으로 존재하는 '마이크로블랙홀'이 우주 이곳저곳에서도, 우리 주변에서도 생성·소멸되기를 반복한다. 하지만 마이크로블랙홀이 존재한다는 가설을 증명할 만한 실험 환경을 갖추기는 어려웠다. </p> <p contents-hash="b9a97e3d1548c6b5ce90ce5eecb6c2df75cd2c679940f30f255b623154edcf54" dmcf-pid="qrnvvrvaJ8" dmcf-ptype="general">중성미자는 질량이 거의 없고 전하도 띠지 않아 다른 물질과의 상호작용이 거의 없다. 지구 대기 중에서 생성되기도 하고 멀리 떨어진 천체에서 지구까지 날아오기도 한다. </p> <p contents-hash="43797d73395765b5ac1029011dcb1a444187e203435c5bc129b85eab50a9bb39" dmcf-pid="BsoyysyjM4" dmcf-ptype="general">중성미자는 간접적인 방법으로 검출된다. 중성미자가 매우 낮은 확률로 물 입자 등과 상호작용하면 '이차입자'가 생긴다. 이때 발생하는 빛을 광학 센서로 감지하면 중성미자의 에너지와 날아온 방향 등을 역추적할 수 있다. KM3NeT의 검출기 중 하나인 ORCA가 물이 풍부한 지중해 수심 2450m에 설치된 이유다. 다른 중성미자 검출기도 보통 바다나 호수, 빙하 등에 설치된다.</p> <p contents-hash="25d9078b48a477d25fc64b85de56e17e316107020ba59217362a1906b932598d" dmcf-pid="bOgWWOWAJf" dmcf-ptype="general">중성미자는 생성하는 이차입자의 종류에 따라 전자·타우·뮤온 중성미자 세 가지로 나뉜다. 지구 대기에서 생성된 중성미자는 날아가면서 서로 변환되는 특성이 있다. 전자 중성미자가 타우 중성미자로, 타우 중성미자가 뮤온 중성미자로 변화하는 식이다. 일정한 주기로 바뀌기 때문에 '진동' 특성이라고 한다.</p> <p contents-hash="8b6e3621abd98c61b4444aa520ce3c503b855b07e49df568e0b82bcbe068fc48" dmcf-pid="KIaYYIYcMV" dmcf-ptype="general">양자 중력 이론에 따르면 중성미자는 마이크로블랙홀과 상호작용하면서 일부가 사라지거나 이런 진동 특성이 변화할 것으로 예상된다. 지구 반대편에서 생성된 대기 중성미자가 지구를 뚫고 검출기까지 약 1만km를 날아오는 동안 마이크로블랙홀과 충돌하는 등의 상호작용을 하면 검출기 가까이에서 생성된 중성미자들과 비교했을 때 그 수가 줄어들거나 각 중성미자의 비율이 달라질 것으로 보는 것이다.</p> <p contents-hash="cbc3080f9dd5e58318719cb9d365a66cd67dda796c7d1409168d8b5894ea8e64" dmcf-pid="9CNGGCGkL2" dmcf-ptype="general">중성미자 외의 입자들은 보통 주변 환경과 강하게 상호작용하기 때문에 1만km에 달하는 시공간 규모에서 실험하는 것이 거의 불가능하다. 중성미자가 마이크로블랙홀의 존재를 테스트할 수 있는 입자로 지목됐던 이유다.</p> <p contents-hash="0009ea1e5fe632a0d79c3e12e3e5737dea658589445505279c4d18cc4a75eacf" dmcf-pid="2hjHHhHEL9" dmcf-ptype="general">연구팀은 2020년 1월부터 2021년 11월까지 ORCA 검출기에서 수집한 대기 중성미자 데이터를 활용해 진동 특성을 분석했다. 그 결과 멀리서 날아온 대기 중성미자의 수나 진동 특성에서 유의미한 변화가 없는 것으로 나타났다. 마이크로블랙홀의 존재를 가정하는 일부 양자 중력 이론을 실험을 통해 반증한 것이다.</p> <p contents-hash="4f8e7efba82996bbfbe643a648e4d5b3bc68bf6094a3ffc2e7779a2ff379b335" dmcf-pid="VlAXXlXDLK" dmcf-ptype="general">하창현 중앙대 물리학과 교수는 "양자 중력 이론에서 예측한 다수의 마이크로블랙홀이 중성미자 실험 결과 확인되지 않은 것"이라며 "마이크로블랙홀을 제시하는 일부 양자 중력 이론의 수정이 필요하다는 의미"라고 설명했다.</p> <p contents-hash="ea1f8ef3cc3f627ef191deddd89608d4af9167e2f2b789a8c032e86bef957c64" dmcf-pid="fScZZSZweb" dmcf-ptype="general"> <참고 자료><br> - doi.org/10.1088/1475-7516/2025/03/039</p> <p contents-hash="719c37d0df2d94f7b16b81d187493386675776ed7b52deee9b1d91f0dc4d736d" dmcf-pid="4vk55v5rnB" dmcf-ptype="general">[이병구 기자 2bottle9@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 알테오젠, AZ와 계약...특허 리스크 종지부 찍나 03-21 다음 인공태양 원료 리튬-6 친환경 생산 길 열어...핵융합 연구 판도 흔들어 03-21 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
