김수봉.김재률 교수팀, 美.日과 공동한국의 연구진이 일본 미국과 공동연구를 통해 중성미자(中性微子)에 질량이 있다는 명확한 증거를 찾아냈다.
김수봉 서울대 물리학부 교수와 김재률 전남대 물리학과 교수는 일본 츠쿠바 시의 고에너지연구소(KEK)와 미국이 함께 참가한 'K2K 실험'에서 중성미자 질량에 대한 새로운 연구 결과를 얻었다고 10일 발표했다.
K2K는 한국ㆍ일본ㆍ미국의 국제공동연구사업으로 KEK에서 가속기로 중성미자 빔을 만들어 250㎞의 땅속을 관통해 검출기인 수퍼카미오칸데에 쏘아 충돌시키는 실험.
김 교수는 지난 99년 4월부터 올 4월까지 수집된 데이터(실험 목표의 절반)를 분석한 결과 중성미자에 진동변환이 있다는 증거를 찾아냈다고 설명했다.
진동변환은 중성미자가 질량을 갖는다는 명확한 증거. 3년 전 일본ㆍ미국ㆍ한국의 국제공동연구에서 대기 중성미자에 진동변환이 일어난다는 사실을 역사상 처음으로 발견한 바 있다. K2K 실험은 인위적인 중성미자 빔을 사용, 같은 현상을 재확인했다는 점에서 큰 의미를 갖는다.
20세기 물리학을 설명하는 '표준모형이론'은 중성미자의 질량이 없다는 가정에서 출발한다.따라서 중성미자에 질량이 있다는 사실이 증명되면 이는 곧 표준모형을 수정해야만 한다.
또 중성미자는 우주 질량의 90%에 달하는 암흑물질을 밝혀내는 데도 도움을 줄 것으로 기대된다. 중성미자의 질량은 우주 팽창과 밀접한 관계가 있다. 중성미자의 질량이 에너지로 환산해 약 20전자볼트(eV) 이상이면 우주는 팽창속도가 줄어들면서 어느 순간 하나의 점으로 수축되고 그 이하라면 무한정 팽창하게 된다.
K2K 실험에는 김종오 고려대, 방형찬 서울대, 임인택 전남대, 박명렬 동신대 교수와 약 10명의 연구원이 참여하고 있다.
중성미자(Neutrino)원자핵 붕괴 과정에서 방출되는 전하를 띠지 않은 기본입자로 질량이 존재하지 않는 것으로 여겨져왔다. 질량이 있어도 워낙 가벼워 거의 빛의 속도로 움직인다. 약력에 의해서만 물질과 작용해 상호작용이 아주 미미하다.
전자중성미자ㆍ뮤온중성미자ㆍ타우중성미자의 세 종류가 존재.
문병도기자
