두 달 만에 수십 년치 데이터… 中 주노, 중성미자 비밀 푼다 작성일 06-12 44 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">네이처에 연구 결과 발표<br>광센서 4만 개로 ‘유령입자’ 추적<br>1, 2번 섞임각-질량 차 정밀 측정… 물질-반물질 비대칭성 규명 기대</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="VwpvPyyO0H"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="d31cb73e903f9fe6a77e05e96f0bd526433e0d93a39b659b02a3540def6aa90d" dmcf-pid="frUTQWWIFG" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="중국 ‘장먼 지하 중성미자 관측소(주노·JUNO)’ 수조 밖에 설치된 광센서. 주노는 원전에서 약 53km 떨어진 지하 700m 공간에 설치된 거대 장치로 수조에 2만 t의 액체섬광체가 채워져 중성미자 검출 실험을 수행한다. JUNO Collaboration 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/12/donga/20260612043509017dtak.jpg" data-org-width="1600" dmcf-mid="9BBHdZZv7Z" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/12/donga/20260612043509017dtak.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 중국 ‘장먼 지하 중성미자 관측소(주노·JUNO)’ 수조 밖에 설치된 광센서. 주노는 원전에서 약 53km 떨어진 지하 700m 공간에 설치된 거대 장치로 수조에 2만 t의 액체섬광체가 채워져 중성미자 검출 실험을 수행한다. JUNO Collaboration 제공 </figcaption> </figure> <div contents-hash="96b7d0f051143108552956d56344bd2e84bc7d9c70468aa52c0ac0586a09e1c8" dmcf-pid="4muyxYYCUY" dmcf-ptype="general"> 지난해 8월 가동을 시작한 중국의 ‘장먼 지하 중성미자 관측소(주노·JUNO)’가 역대급 정밀도의 데이터를 공개하면서 물리학계의 주목을 받고 있다. 단 두 달간 수집한 데이터만으로 지난 수십 년간 다른 실험 장치에서 쌓아 온 데이터와 비슷한 수준의 정확도를 달성했다. </div> <p contents-hash="861b61aa343d27094603d8282d2907e5134232560da2a3ca5f83d9174978ed0c" dmcf-pid="8s7WMGGhUW" dmcf-ptype="general">주노 연구팀은 59.1일간 중성미자의 질량 차이를 정밀 측정한 실험 데이터를 공개하고 연구결과를 10일(현지 시간) 국제학술지 ‘네이처’에 공개했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="07ad2904bfdc2eeb5f4a2713e6b6b16cc214ea2134cb334fc67a2d8fbd69219c" dmcf-pid="6OzYRHHlFy" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/12/donga/20260612043510306nmry.jpg" data-org-width="803" dmcf-mid="2TVto33GUX" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/12/donga/20260612043510306nmry.jpg" width="658"></p> </figure> <div contents-hash="c66c87d7edb66abe1f63a01231f20597b06f372f53a30cf81849d45c87e5388c" dmcf-pid="PIqGeXXSzT" dmcf-ptype="general"> 중성미자는 아직 질량이 정확히 알려지지 않은 우주의 기본 입자다. 우주의 기원 등 근본적인 질문에 답을 찾아줄 단서로 꼽히지만 질량이 매우 작고 전하도 띠지 않아 연구가 까다롭다. 다른 물질과의 상호작용이 거의 없어 ‘유령 입자’라는 별명이 붙을 정도다. 중성미자는 전자, 뮤온, 타우 등 세 종류로 구분된다. 상호작용했을 때 어떤 입자를 만들어 내는지를 기준으로 분류된다. 중성미자가 운동을 할 때는 질량 차이에 따라 1번, 2번, 3번(질량 상태에 대한 과학계의 편의상 명칭) 등 세 가지 상태로 이동한다. 각 중성미자는 이동하면서 전자·뮤온·타우 중성미자의 구성 비율이 계속 변화하는 고유한 ‘진동’ 특성이 있다. </div> <p contents-hash="7562a781dc9cd0d51b9238304d4ae317b4e48b7cefeee36b5c6c2a86a0a8ca77" dmcf-pid="QwpvPyyOpv" dmcf-ptype="general">예를 들어 100% 전자 중성미자로만 생성된 중성미자들도 질량 특성에 따라 이동하면서 처음에 없었던 뮤온 중성미자나 타우 중성미자가 늘었다가 줄어들기를 반복한다.</p> <p contents-hash="879ed5b4dd8b6d113e3b48bf2b866bcd8c3f0c8564d65a1a7111e33a698f41ee" dmcf-pid="xrUTQWWIpS" dmcf-ptype="general">1번, 2번, 3번의 질량 순서는 아직 명확하지 않다. 태양에서 발생한 중성미자 관측 실험을 통해 1번보다 2번이 무겁다는 관계는 밝혀졌지만 1번과 2번 사이보다 질량 차이가 훨씬 큰 것으로 알려진 3번이 가장 무거운지 혹은 가벼운지는 측정되지 않았다. 중성미자 진동을 정밀하게 측정해 중성미자 3종의 정확한 질량 순서를 규명하는 것이 주노의 주요 임무다. 주노는 원자력발전소(원전)에서 약 53km 떨어진 지하 700m 공간에 설치된 거대한 실험장치로 공식적인 사업비만 4000억 원이 넘는다. 원전에서 나온 중성미자를 붙잡는 ‘덫’이다. 53km 거리는 원전에서 발생한 중성미자의 진동이 최대화되는 지점으로 설계돼 검출 효율이 최적화됐다.</p> <p contents-hash="786b2a06e5570c431b8f02bfd0451253bb535442e291adb48195cec76aac8780" dmcf-pid="ybAQTMMVzl" dmcf-ptype="general">주노는 지름 35.4m, 무게 약 600t의 둥근 아크릴 구조물로 내부에 2만 t의 액체섬광체가 채워져 있다. 액체섬광체는 중성미자가 매우 낮은 확률로 충돌할 때 아주 짧은 순간 에너지가 높아졌다가 낮아지면서 빛을 내는 특수한 액체다. 주노 표면에 설치된 4만 개가 넘는 광센서(PMT)가 이 빛을 감지해 중성미자 신호를 잡아낸다.</p> <p contents-hash="a480eec1765afef0ef6a3025c02901bbf4bffb8bbcd354ebbeb1b14d948ff3c4" dmcf-pid="WKcxyRRfzh" dmcf-ptype="general">국내 중성미자 연구자인 유종희 서울대 물리천문학부 교수는 “주노는 150t급 선행 실험인 ‘다야 베이 중성미자 실험’보다 약 125배나 규모가 커졌다”며 “검출기의 크기와 분해능이 크게 향상돼 중성미자의 ‘섞임각’을 정밀 측정한다”고 설명했다.</p> <p contents-hash="ecd28063735bb21e5eb91ab64c779b7990482ee4c863c4681ebac658cdd7567b" dmcf-pid="Y9kMWee43C" dmcf-ptype="general">섞임각은 구성하는 중성미자 비율이 변하는 정도를 나타내는 고유한 수치다. 이번에 발표된 데이터는 앞서 확인된 1번, 2번 중성미자 섞임각과 질량 차이를 정밀 측정했다.</p> <p contents-hash="5b0fe155d8afee9622ad3dd3306ff38ad423e913ea152db3e0ff92addb0861c7" dmcf-pid="G2ERYdd8FI" dmcf-ptype="general">유 교수는 “기존 실험들이 지난 수십 년간 측정해온 결과와 비슷한 수준의 정밀도를 주노는 불과 두 달 만에 보였다”며 “이번 실험 결과는 앞으로 주노 검출기가 세계 최고의 정밀도를 확보했으며 앞으로 발표할 결과를 기대해도 좋다는 것을 세상에 미리 공표한 것”이라고 설명했다. 이어 “앞으로 주노가 더 많은 데이터를 수집해 중성미자 질량 순서를 명확하게 관측하면 우주 탄생의 난제로 여겨지는 물질-반물질 비대칭성을 규명하는 데 공헌할 것으로 기대된다”고 밝혔다.</p> <p contents-hash="a114ec69ae2962abd97da869ab910e4d92ebdcef4f38e899cc0b9781819f6e6e" dmcf-pid="HVDeGJJ63O" dmcf-ptype="general">이병구 동아사이언스 기자 2bottle9@donga.com<br> </p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아일보. 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