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자연에서 찾은 반헬륨…암흑물질 증거?
  • 이원영 IT칼럼니스트
  • 승인 2016.12.12 09:30
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유럽원자핵공동연구소 CERN(Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire)이 지난 12월 8일(현지시간) 물질과 충돌하면 양쪽이 사라지는 반물질인 반헬륨으로 보이는 물질을 발견했다고 발표했다. 만일 이 결과가 사실이라면 세계에서 처음으로 자연에서 반물질을 발견한 것이다.

이번에 알파자기분광기 AMS-02를 이용해 발견한 반헬륨은 반양성자 2개와 반중성자 1개로 이뤄져 있으며 무게는 헬륨과 거의 같다. 연구팀은 국제우주정거장 ISS에 탑재한 알파자기분광기를 이용해 지난 2011년부터 5년 동안 관찰을 진행했다. 이를 통해 900억 개가 넘는 입자를 분석한 결과 반헬륨으로 보이는 몇 개 입자를 발견한 것이다.





AMS(Alpha Magnetic Spectrometer)는 국제우주정거장에 탑재한 장비 중 최대 규모 과학 관측 장치다. 네오디뮴 자석을 내장해 강력한 자기장에서 우주선을 모을 수 있다. 2012년에는 전자의 반입자인 양전자 관측에도 성공한 바 있다.

물질은 전자, 양성자. 중성자로 이뤄져 있고 반물질은 이와 반대 성질을 지닌 양전자, 반양성자, 반중성자로 이뤄져 있다. 빅뱅 직후 물질과 반물질이 존재하고 서로 상쇄해 있었지만 어떤 이유에서 물질 수가 늘어나고 반물질은 사라지고 말았다. 이 과정에서 소멸하지 않고 남은 물질이 현재 우주를 구성하고 있는 것으로 알려져 있다.







왜 우주에서 사라져 버린 반물질 관측이 이뤄지는 것일까. 이는 우주에서 30% 가량을 차지하는 미지의 물질인 암흑물질이 서로 충돌할 때 반양성자 등이 발생하기 때문이라고 한다. 반헬륨은 반양성자로 이뤄져 있기 때문에 검출된 게 반헬륨이라면 암흑물질이 존재하는 증거 중 하나가 될 가능성이 있다.

지난 1995년 CERN이 반수소, 2011년에는 미국 브룩헤이븐 국립연구소 BNL(Brookhaven National Laboratory)이 반헬륨 원자핵을 만들어내는 데 성공했다. 이렇게 반물질은 인공으로 만들어져 왔지만 자연 상태에선 발견되지 않았던 것. 물론 앞으로 더 많은 데이터를 수집하고 분석해야 할 필요가 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.

이원영 IT칼럼니스트  b612@glasspad.co.kr

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