“암흑물질 탐색 중심에 있는 韓과 경쟁 대신 협력하겠다”

2016.06.20 18:00
이미지 확대하기파트라스 워크숍이 열린 20일 제주도 제주시 스위트호텔제주에서 만난 유럽입자물리연구소(CERN)의 콘스탄틴 지우타스 파트라스대 교수. - 제주=송경은 기자 kyungeun@donga.com
파트라스 워크숍이 열린 20일 제주도 제주시 스위트호텔제주에서 만난 유럽입자물리연구소(CERN)의 콘스탄틴 지우타스 파트라스대 교수. - 제주=송경은 기자 kyungeun@donga.com

“암흑물질 발견은 물리학계에 중력파 발견보다도 더 큰 변화를 가져올 것입니다. 그 중심에 한국이 있습니다. 액시온 탐색에 있어 한국과 유럽은 경쟁이 아닌 협력 관계입니다.”
 

20~24일 제주도 서귀포시에서 열리는 암흑물질 분야 최대 국제학술대회인 ‘제12회 파트라스 워크숍’에 참석하기 위해 한국을 방문한 유럽입자물리연구소(CERN) 소속의 콘스탄틴 지우타스 그리스 파트라스대 입자물리학과 교수는 20일 본보와의 인터뷰에서 이처럼 말했다. 지우타스 교수는 CERN에서 ‘액시온 태양 망원경(CAST)’ 실험을 이끌어온 대표 과학자 중 한 명이다.
 

암흑물질은 보통의 물질처럼 중력작용을 하지만 빛은 내지 않아 정체를 알 수 없는 물질로, 보이지는 않지만 우주의 27%를 차지한다. 우리가 살고 있는 태양계가 은하 주위를 초속 약 200㎞의 빠른 속도로 회전하는 데도 튕겨 나가지 않는 이유도 암흑물질의 상호작용 때문이라는 것이 물리학자들의 분석이다.

 

지우타스 교수는 “우리가 알고 있는 물질은 4.4%에 불과하다. 암흑물질을 찾는 것은 닫혀 있는 창문을 열어 문 밖에 있는 아름다운 풍경을 보는 것과 같다”고 말했다.

 

그동안 암흑물질 탐색의 타깃은 ‘윔프(약하게 상호작용하는 무거운 입자)’에 쏠려 있었다. 그러나 오랜 기간 의미 있는 성과를 얻지 못하면서 물리학계는 ‘액시온(약하게 상호작용하는 아주 가벼운 입자)’에 고개를 돌리기 시작했다.

 

특히 액시온은 김진의 경희대 물리학과 석좌교수가 1979년 창안한 입자이기도 하다. 지우타스 교수는 “김진의 교수는 암흑물질 분야의 역사적인 인물이다. 이번 행사에서 김 교수를 다시 뵙게 돼 영광”이라고 말했다.

 

최근 한국은 액시온 탐색에서 세계 물리학계의 주목을 받고 있다. 기초과학연구원(IBS) 액시온 및 극한상호작용 연구단(CAPP)이 사상 최대 규모의 초고성능 액시온 검출 실험을 계획하고 있기 때문이다. CAPP의 실험 장치는 이전부터 액시온 검출 실험을 해온 미국 워싱턴대 ‘액시온 암흑물질 실험(ADMX)’보다 액시온 검출 확률이 1만 배가량 높을 것으로 기대된다. 4~5배 강한 자기장과 1.4K(약 –271.6도)의 극저온 기술 등 성능 면에서 훨씬 뛰어나기 때문이다. 실험 가능 횟수도 7배가량 많다. 이 실험장치는 1년 내 완공된다.

 

이에 지우타스 교수는 지난해 IBS에 공동 연구를 제안했다. 그는 “CAPP이 자체 구축하는 실험장치 외에 CAPP 연구진이 제작한 실험 장치가 이달 초부터 CERN에 설치되기 시작해 현재 시운전에 들어갔다”며 “본격적인 실험은 8월 말부터 5년 간 진행될 예정”이라고 말했다.

 

CAPP-CERN 공동 연구진의 액시온 검출 실험은 CAPP에서 자체 진행하는 액시온 검출 실험과 별도로 진행된다. 그는 “액시온 검출에 두 연구단의 기술과 인적 자원이 서로 시너지 효과를 낸다면 액시온 검출은 시간문제일 것”이라고 기대를 나타냈다.

 

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