우주탄생 비밀 풀리나

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프랑스와 스위스 국경에 위치한 유럽입자물리연구소(CERN) 알파(ALPHA)연구팀의 실험실 전경. 알파 연구팀은 5일(현지시간) 우주 탄생의 비밀을 규명하는 열쇠가 될 반물질을 1,000초 동안 포착하는 데 성공했다고 밝혔다.

유럽입자물리연구소(CERN)가 우주 최초의 빅뱅 직후 사라져버린 우주의 절반, 반(反)물질(Antimatter) 원자를 1,000초(16분) 이상 포착하는 데 성공했다. 이에 따라 우주를 연구하는 물리학자들이 137억년 전 우주 탄생 및 이후 사건을 규명하는 데 획기적 진전이 있을 것으로 기대된다. CERN의 알파(ALPHA) 연구팀은 물리학계에서 가장 권위가 높은 네이처 피직스(Nature Physics)에 발표한 논문에서 반물질 원자를 약 16분여 동안 포착, 반물질의 성질을 구체적으로 연구할 수 있는 충분한 시간을 확보했다고 밝혔다. 우주 탄생 이론에 따르면 반물질은 우주 최초의 빅뱅 직후 생성됐다가 사라졌다. 빅뱅 직후에는 물질과 반물질이 똑같은 양으로 존재했지만 그 균형이 깨지면서 우주의 절반인 반물질은 사라졌고 행성과 항성, 은하 등 현재의 우주는 물질로만 가득 차게 됐다. 제프리 행스트 알파 연구팀 대변인은 “반(反)수소(antihydrogen) 원자를 1,000초 동안 붙잡아둘 수 있게 됐다”며 “포착할 수 있는 반수소 원자의 수는 적지만 1,000초는 연구를 하기에는 충분한 시간”이라고 말했다. 알파 연구팀은 지난 해 11월에도 반수소 원소를 생성, 0.2초 동안 포착하는데 성공했었다. 그 당시에 비하면 이번 성과는 획기적인 진전이다. 또 CERN은 논문에서 지금까지 약 300여 개의 반원자(antiatom)를 포착해 연구했다고 밝혔다. 반원자를 포착하면 레이저나 초단파 분광기를 이용해 반수소의 구조를 더 정확히 그려낼 수 있고, 이를 통해 수소 원자와 비교하는 것이 가능해진다. 또 반물질에 중력이 미치는 영향을 측정하는 데 필요한 접근법을 확보할 수 있게 된다. 알파 연구팀은 다음 연구 단계로 포착된 반수소에 대한 측정을 실시할 예정이며 이는 올해 하반기에 진행된다. 행스트 대변인은 “포착된 반수소 원자를 정확한 초단파 주파수에 충돌시키면 원자는 포착 상태에서 탈출하게 되고, 이때 우리는 소멸 과정을 추적할 수 있게 된다”고 설명했다. 그 동안 빅뱅 직후 어떤 일이 있었는지를 규명하기 위해 반물질 포착을 시도해온 물리학자들은 이번 성공으로 우주 연구에 한 단계 진전이 있을 것으로 기대했다.