중성미자 변환상수 측정성공

[20120404]

지금까지 노벨상을 세차례나 받을 정도로 물리학의 핵심 연구분야인

'중성미자'연구에서 국내 12개 대학 공동연구팀이

중국에 이어 세계 두번째로 마지막 중성미자의 변환상수 측정에 성공했다고 합니다.

사진만 봐도 과학도(!)란 느낌이 딱 나는 분들이시네요. 수고하셨습니다~!

 

I 중성미자 연구 : 우주 생성 과정에 대한 추적

그동안 과학자들은 12개 기본입자 중

전기를 띄지 않는 3종류인 중성미자(Neutrino, 전자중성미자/뮤온중성미자/타우중성미자)가

먼 거리를 이동하며 다른 형태로 바뀌는 비율인 변환상수를 측정해 우주 생성 과정을 추적해왔다고 합니다.

 

중성미자는 우주에 광자 다음으로 많은 입자이지만,

질량이 거의 없고 물질이 상호작용을 하지 않아 '유령입자'로 알려져 있으며,

빅뱅 이후 만들어져 전 우주에 퍼져있지만 그동안 베일에 가려져 있었다고 합니다.

 

지금까지의 연구결과로는

뮤온중성미자-타우중성미자 변환상수가 100%, 타우중성미자-전자중성미자 80%로 측정되었는데,

그동안 알지 못했던 전자중성미자-뮤온중성미자의 변환상수가 밝혀진 것입니다.

기초과학에 대해 잘 알지 못하는 저로서도 재미있는 공부거리군요~ㅎ

 

I 중국보다 신뢰도 월등히 앞선 결과

우리 연구진의 결과발표는 중국에 비해 3주 늦은것이긴 하지만,

대형 검출시설을 이용한 연구결과는 한달내 간격은 동등한 업적으로 인정될 수도 있기에, 기대해봅니다.

우리의 연구결과는 변환비율을 10.3%, 측정 신뢰도는 6.3시그마(10억회 중 2회 오류가능성)인데비해

중국은 변환비율이 9.2%을 제시했고, 측정 신뢰도는 5.2시그마(1000만회 중 6회 오류가능성)라고 하는데,

이번 연구에서 검출기 대수가 중국 6대, 우리나라 2대로 기초과학에 대한 대우가 열악한 점에도 불구하고

성과를 거둔 자체에 대단한 놀라움을 느끼면서도 결과가 상대보다 늦게 발표된건 조금 아쉬운 대목입니다.

 

I 상업적 이용 가능성은?

이번 연구결과로 우주를 이루는 기본입자의 원리를 알게돼 물리학 이론의 변화가 예상되는데,

상업적인 이용 가능성은 무엇일까요?

제가 전문가가 아니라 명확한 대답을 할 순 없기에 다른 지식인의 블로그를 링크해 둡니다~!

링크 : 중성미자를 이용한 통신기술 개발 / 고든블로그

요약하면 이론적으론 통신기술로 활용할 수 있다는 것인데, 실용화는 글세요?가 답이네요~ㅎ

 

참고로 중성미자 기초 지식에 대한 또다른 지식인의 답변은 다음과 같습니다~!

링크 : 중성미자에 대한 궁금증 / PhysHolic님 답변

 

중성미자 관련된 기사들을 보니 가쉽으로 다루는 경향이 있는데,

과학전문기자들이 쉽고 재미있게 설명을 해주면 좋겠다는 생각이 드네요~

알고보면 더 재미있는 과학이슈들을 우리나라에서 앞으로도 더욱 주도적으로 선도해나가길 바래봅니다~!

(소중한 지식이 삭제될 수도 있어 담아왔으니, 가급적 위 링크로 보시기 바랍니다~!)

중성미자는 파울리가 최초로 예언한 입자로, 원래는 베타붕괴를 설명하기 위해 만들어진 입자입니다. 베타붕괴란, 원자핵에서 중성자 하나가 양성자로 붕괴하면서 전자를 내뱉는 현상인데 여기서 중성자와 양성자의 질량차와 전자가 가지는 운동량의 값이 보존되지 않는다는 것을 알아냅니다. 이러면 안 되죠. 그래서 배타원리(베타붕괴의 '베타'랑은 다른 '배타'입니다.)로 유명한 파울리가 어떤 전기적 성질이 중성인 작은 입자가 운동량을 빼았아 달아난다는 '중성미자'를 예언합니다. 중성미자는 한참 발견되지 않다가 1958년인가에 발견되었다고 하네요.

중성미자의 특징은 질량이 거의 없다시피하다는 겁니다. 이 질량이 '0이냐 아니면 작지만 존재하느냐'문제 가지고 물리학자들이 한참을 따지다 질량을 갖는다는 결정적 이유를 잡아내고 나서는 이제 '중성미자 질량은 있기는 하다'라는 결론을 내릴 수 있었다는군요.

또 하나의 중성미자의 특징은 전기적 성질이 중성이고, 워낙 작으며, 강한 상호 작용력의 영향을 받지 않다보니까 다른 물질입자들과 교류를 거의 하지 않습니다. 납덩어리를 굉장한 길이(적어도 1광년 이상으로 기억하는데 정확히 기억이 안나서)로 늘여놓고 거기다 중성미자를 딱 쏘면 하나가 반응할까 말까한 정도라고 합니다. 중성미자를 만드는 것이 그리 어렵지는 않지만(베타붕괴하는 원자 하나만 있으면 원자핵의 스핀 방향으로 발사되는 방향까지 알아낼 수 있습니다.) 그 활용방법이 마땅하지 않습니다. 교류를 거의 하지 않다보니 어디 관측에 쓸만하지도 않고요. 중력파가 비슷한 특징을 갖고 있는데 얘는 행성 내부나 은하 중심을 관측하는데 쓰일 수 있다고 하더군요. 중성미자도 아마 비슷한 용도로 쓴다면 쓸 수는 있지 않을까 합니다.(물론 그 쓰는 방법이 상당히 어려울 겁니다. 발견하기 힘든 입자는 제어하기도 힘들거든요.)