"태초의 빛보다 빠른 입자 발견..과학계 패닉"
- 국제특보
- 2011-11-05 14:39:14
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"태초의 빛보다 빠른 입자 발견..과학계 패닉"
"빛보다 빠른 물질 발견.새물리법칙 거대충격 온다"
아시아경제 | 박미주 | 입력 2011.09.23 13:13 | 수정 2011.09.23 13:18
아인슈타인 무너질때 새 물리법칙 탄생..우주의 근본법칙 탄생.
글로벌 교육시스템 경천동지할 충격 온다.
[아시아경제 박미주 기자]22일(현지시각) 로이터 통신은 세계적인 과학자 연구진이 빛보다 빠른 아원자입자(sub-atomic particle·원자 보다 작은 소립자)를 찾아냈다고 보도했다. 이는 오랫동안 정설로 받아들여진 아인슈타인의 근본 우주 법칙을 뒤엎는 발견이다.
안토니오 에르디타토 연구진 대변인은 로이터 통신에 "스위스 제네바 근처에 있는 유럽공동원자핵연구소(CERN)에서 이탈리아 그란사소까지 중성미자를 보낸 속도를 3년 이상에 걸쳐 측정한 값이 빛이 도달했을 때의 속도보다 60 나노초(10억분의 1초) 빨랐다"고 전했다.
그는 "우리는 이 결과에 자신감이 있다. 측정값이 왜곡되지 않게 하기 위해 확인하고 또 확인했다. 그러나 아무것도 발견하지 못했다"고 말했다. 그는 이어 "이제 우리는 독립적으로 결과를 확인할 동료들을 원한다"고 덧붙였다.
만약 이 발견이 사실로 확인되면 지난 1905년 아인슈타인이 발표한 빛의 속도는 '우주상수'이며 우주에 있는 그 어떠한 것도 이보다 빨리 여행할 수 없다는 내용의 특수 상대성 원리가 신뢰성을 잃을 것으로 보인다.
아인슈타인의 주장은 한 세기가 넘도록 끄떡없었다. 우주와 만물이 작동하는 원리를 설명하려는 물리학에서 표준 모형으로 불리는 핵심 요소이기도 하다.
전혀 예기치 못한 이 발견은 제네바 근처 CERN 입자연구센터와 이탈리아 중심부에 있는 그란사소 국립연구소가 공동으로 운영하는 중성미자 관련 실험인 '오페라(OPERA)' 연구 물리학자들의 성과다.
CERN에서 730km 떨어진 그란사소까지 3년에 걸쳐 총 1만5000번의 중성미자(우주에 퍼져있는 작은 입자) 빔을 쏘아 보냈다. 그란사소에는 거대 입자 검출기가 있다.
빛은 같은 거리를 가는데 2400분의 1초가 걸리지만, 중성미자는 600억분의 1초로 빛의 속도보다 빠르다.
스위스 베른대학교 재직 중이기도 한 에르디타토는 "이는 미세한 차이"라면서도 "개념적으로는 대단히 중요하다. 지금 이 순간 모든 사람들이 매우 신중해야 할 너무나도 놀라운 발견"이라고 강조했다.
에르디타토는 만약 CERN의 공식적인 회의에서 다른 물리학자들이 오페라의 연구 결과가 옳은 것이라 판명할 경우 이 발견이 가지는 의미에 대해서는 언급하기를 거부했다.
그는 "나는 함의에 대해 생각하고 싶지 않다. 우리는 과학자들이고 우리가 아는 것에 대해 일할 뿐이다"라고 설명했다.
많은 공상과학소설들이 빛의 속도를 능가할 수 있게 되면 이론적으로 시간 여행이 가능하다는 아이디어에 착안한다.
중성미자는 방사성붕괴나 태양에서 이루어지는 것과 같은 핵반응으로 만들어지는 작은 양의 기본 소립자다. 이는 1934년 처음으로 존재가 확인됐지만 아직도 과학자들을 혼란케 하는 연구 대상이다.
중성미자는 대부분의 물질을 발견되지 않은 채 그냥 지나갈 수 있다. 심지어 장거리 이동도 가능하며 아무런 영향을 미치지 않는다. 매일 수백 개의 중성미자가 사람의 몸을 통과한다고 과학자들은 말한다.
그란사소까지 중성미자는 CERN의 특별 장치를 이용해 보내진다. CERN은 우주의 기원을 연구하는 동시에 거대하드론충돌기(Large Hadron Collider·LHC)를 가지고 있다.
로마에서 남쪽으로 120km 떨어진 이탈리아의 이 지하 실험실은 입자물리학과 우주연구를 위해 지어진 곳 중 가장 크다.
22개국 출신의 과학자들 750여명이 연구소의 3개의 거대한 홀에서 진행되는 실험의 가능성에 매료돼 일하고 있다. 연구소 위에는 1400m 두께의 암석이 있어 우주에서 오는 방사능을 차단한다.
그는 "우리는 이 결과에 자신감이 있다. 측정값이 왜곡되지 않게 하기 위해 확인하고 또 확인했다. 그러나 아무것도 발견하지 못했다"고 말했다. 그는 이어 "이제 우리는 독립적으로 결과를 확인할 동료들을 원한다"고 덧붙였다.
만약 이 발견이 사실로 확인되면 지난 1905년 아인슈타인이 발표한 빛의 속도는 '우주상수'이며 우주에 있는 그 어떠한 것도 이보다 빨리 여행할 수 없다는 내용의 특수 상대성 원리가 신뢰성을 잃을 것으로 보인다.
아인슈타인의 주장은 한 세기가 넘도록 끄떡없었다. 우주와 만물이 작동하는 원리를 설명하려는 물리학에서 표준 모형으로 불리는 핵심 요소이기도 하다.
전혀 예기치 못한 이 발견은 제네바 근처 CERN 입자연구센터와 이탈리아 중심부에 있는 그란사소 국립연구소가 공동으로 운영하는 중성미자 관련 실험인 '오페라(OPERA)' 연구 물리학자들의 성과다.
CERN에서 730km 떨어진 그란사소까지 3년에 걸쳐 총 1만5000번의 중성미자(우주에 퍼져있는 작은 입자) 빔을 쏘아 보냈다. 그란사소에는 거대 입자 검출기가 있다.
빛은 같은 거리를 가는데 2400분의 1초가 걸리지만, 중성미자는 600억분의 1초로 빛의 속도보다 빠르다.
스위스 베른대학교 재직 중이기도 한 에르디타토는 "이는 미세한 차이"라면서도 "개념적으로는 대단히 중요하다. 지금 이 순간 모든 사람들이 매우 신중해야 할 너무나도 놀라운 발견"이라고 강조했다.
에르디타토는 만약 CERN의 공식적인 회의에서 다른 물리학자들이 오페라의 연구 결과가 옳은 것이라 판명할 경우 이 발견이 가지는 의미에 대해서는 언급하기를 거부했다.
그는 "나는 함의에 대해 생각하고 싶지 않다. 우리는 과학자들이고 우리가 아는 것에 대해 일할 뿐이다"라고 설명했다.
많은 공상과학소설들이 빛의 속도를 능가할 수 있게 되면 이론적으로 시간 여행이 가능하다는 아이디어에 착안한다.
중성미자는 방사성붕괴나 태양에서 이루어지는 것과 같은 핵반응으로 만들어지는 작은 양의 기본 소립자다. 이는 1934년 처음으로 존재가 확인됐지만 아직도 과학자들을 혼란케 하는 연구 대상이다.
중성미자는 대부분의 물질을 발견되지 않은 채 그냥 지나갈 수 있다. 심지어 장거리 이동도 가능하며 아무런 영향을 미치지 않는다. 매일 수백 개의 중성미자가 사람의 몸을 통과한다고 과학자들은 말한다.
그란사소까지 중성미자는 CERN의 특별 장치를 이용해 보내진다. CERN은 우주의 기원을 연구하는 동시에 거대하드론충돌기(Large Hadron Collider·LHC)를 가지고 있다.
로마에서 남쪽으로 120km 떨어진 이탈리아의 이 지하 실험실은 입자물리학과 우주연구를 위해 지어진 곳 중 가장 크다.
22개국 출신의 과학자들 750여명이 연구소의 3개의 거대한 홀에서 진행되는 실험의 가능성에 매료돼 일하고 있다. 연구소 위에는 1400m 두께의 암석이 있어 우주에서 오는 방사능을 차단한다.
"천동설→지동설 전환보다 큰 충격..역사적 대혁명””
<한겨레 | 입력 2011.09.23 20:40 |
[한겨레] '빛보다 빠른 물질 있다' 파장
현대물리학 토대 '흔들'…우주 탄생부터 다시 써야
사실땐 시간여행 가능 "중성미자, 시공 건너뛸 수도"
유럽입자물리연구소(CERN·세른)가 3년여 실시해온 이른바 '오페라'(OPERA·Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) 실험연구에서 '중성미자'가 빛보다 빠른 것으로 나타났다는 발표에 대부분의 과학자들은 '믿을 수 없다'는 반응을 보이고 있다. 1905년 처음 주창돼 그 어떤 이론의 도전에도 흔들림 없이 '진리'처럼 받아들여져온 아인슈타인의 '상대성 이론'을 뿌리부터 흔들고 있기 때문이다. 서울대 물리학과 김수봉 교수는 "실험 결과가 사실이라면 물리학계엔 천동설에서 지동설로 바뀌는 것 이상의 충격"이라고 말했다. 비슷한 주장이 과거에도 몇 차례 제기됐지만 권위있는 연구소의 실험 결과라는 점에서 이번엔 무게가 다르다.
빛의 속도는 '시간과 공간은 하나이고 그 안에서 모든 것은 상대적'이라는 상대성 이론에서 유일하게 변함없이 기준이 되는 것이다. 유일하게 질량이 '0'인 입자인 빛은 이론적으로 당연히 제일 빠른 입자여야 한다. 현대 물리학의 많은 이론은 이를 전제로 파생돼 나왔다.
하지만 극미하나마 질량을 가진 중성미자가 빛보다 더 빠르다는 것이 사실로 드러난다면, 이 입자의 질량이 '마이너스'이거나 질량이 있어도 빛보다 더 빠를 수 있다는 말이 된다. 두가지 모두 현대 물리학 이론에서는 불가능한 것이다. 정재승 카이스트 바이오및뇌공학과 교수는 실험 결과가 사실일 경우 "지금까지 우주의 탄생부터 모든 것을 설명해온 이론의 토대가 근본적으로 흔들린다"며 "인간이 우주를 완전히 잘못 이해하고 있었다는 뜻"이라고 말했다.
아직까지 대부분의 과학자들은 실험의 신뢰도에 의구심을 표하고 있다. 미국 메릴랜드대학 물리학부의 드루 베이든 교수는 "(빛보다 빠른 물질이 있다는 것은) 웃기는 일"이라며 "다른 연구진에 의해 사실로 판명날 때까지는 믿을 수 없다"고 < 에이피 > (AP) 통신에 말했다. 세른 또한 이 결과를 논문 초고 온라인 등록 사이트(ArXiv.org)에 올리고 공개 세미나 등 토론에 부쳐질 것을 기대하고 있다. 이미 다른 많은 과학자들도 이 실험의 검증에 들어갔다. 하지만 이 실험을 재현할 만한 설비가 거의 없다는 것이 문제다. 일본의 양성자가속연구단이나 미국의 페르미연구소 정도만이 검증이 가능한데, 2곳의 장비는 세른의 설비보다는 성능이 떨어지는 것으로 알려졌다.
실험의 신뢰도보다는 다른 이론으로 결과를 설명해 보려는 과학자도 있다. 독일 도르트문트대학의 하인리히 페스는 "실험이 사실이라면 중성미자가 (빛보다 빠르다는 게 아니라) 시공간을 건너뛸 수 있는 능력을 갖고 있을 수도 있다"고 영국 < 가디언 > 에 말했다.
중성미자는 태양에서 핵융합을 할때 발생하는 물질로, 온 우주에 가득 차 있다고 해도 과언이 아니다. 김수봉 교수는 "중성미자는 원자의 10억분의 1 크기밖에 되지 않는 물질로, 사람의 엄지손톱 크기의 면적에 1초에 1000억개 이상이 통과할 정도로 많다"며 "하지만 다른 물질과 거의 반응하지 않기 때문에 아직까지는 실체가 그다지 알려지지 않았다"고 말했다.
빛보다 빠른 물질이 있다면 공상과학의 영역으로 여겨온 시간여행이 이론적으로 가능해진다. 상대성 이론에서는 빛의 속도로 움직일 경우 시간은 흐르지 않고 그보다 빠르게 움직인다면 시간은 거꾸로 흐른다고 설명한다. 이형섭 기자 sublee@hani.co.kr
현대물리학 토대 '흔들'…우주 탄생부터 다시 써야
사실땐 시간여행 가능 "중성미자, 시공 건너뛸 수도"
빛의 속도는 '시간과 공간은 하나이고 그 안에서 모든 것은 상대적'이라는 상대성 이론에서 유일하게 변함없이 기준이 되는 것이다. 유일하게 질량이 '0'인 입자인 빛은 이론적으로 당연히 제일 빠른 입자여야 한다. 현대 물리학의 많은 이론은 이를 전제로 파생돼 나왔다.
하지만 극미하나마 질량을 가진 중성미자가 빛보다 더 빠르다는 것이 사실로 드러난다면, 이 입자의 질량이 '마이너스'이거나 질량이 있어도 빛보다 더 빠를 수 있다는 말이 된다. 두가지 모두 현대 물리학 이론에서는 불가능한 것이다. 정재승 카이스트 바이오및뇌공학과 교수는 실험 결과가 사실일 경우 "지금까지 우주의 탄생부터 모든 것을 설명해온 이론의 토대가 근본적으로 흔들린다"며 "인간이 우주를 완전히 잘못 이해하고 있었다는 뜻"이라고 말했다.
아직까지 대부분의 과학자들은 실험의 신뢰도에 의구심을 표하고 있다. 미국 메릴랜드대학 물리학부의 드루 베이든 교수는 "(빛보다 빠른 물질이 있다는 것은) 웃기는 일"이라며 "다른 연구진에 의해 사실로 판명날 때까지는 믿을 수 없다"고 < 에이피 > (AP) 통신에 말했다. 세른 또한 이 결과를 논문 초고 온라인 등록 사이트(ArXiv.org)에 올리고 공개 세미나 등 토론에 부쳐질 것을 기대하고 있다. 이미 다른 많은 과학자들도 이 실험의 검증에 들어갔다. 하지만 이 실험을 재현할 만한 설비가 거의 없다는 것이 문제다. 일본의 양성자가속연구단이나 미국의 페르미연구소 정도만이 검증이 가능한데, 2곳의 장비는 세른의 설비보다는 성능이 떨어지는 것으로 알려졌다.
실험의 신뢰도보다는 다른 이론으로 결과를 설명해 보려는 과학자도 있다. 독일 도르트문트대학의 하인리히 페스는 "실험이 사실이라면 중성미자가 (빛보다 빠르다는 게 아니라) 시공간을 건너뛸 수 있는 능력을 갖고 있을 수도 있다"고 영국 < 가디언 > 에 말했다.
중성미자는 태양에서 핵융합을 할때 발생하는 물질로, 온 우주에 가득 차 있다고 해도 과언이 아니다. 김수봉 교수는 "중성미자는 원자의 10억분의 1 크기밖에 되지 않는 물질로, 사람의 엄지손톱 크기의 면적에 1초에 1000억개 이상이 통과할 정도로 많다"며 "하지만 다른 물질과 거의 반응하지 않기 때문에 아직까지는 실체가 그다지 알려지지 않았다"고 말했다.
빛보다 빠른 물질이 있다면 공상과학의 영역으로 여겨온 시간여행이 이론적으로 가능해진다. 상대성 이론에서는 빛의 속도로 움직일 경우 시간은 흐르지 않고 그보다 빠르게 움직인다면 시간은 거꾸로 흐른다고 설명한다. 이형섭 기자 sublee@hani.co.kr
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