유령 입자 '중성 미자' 질량 차이 측정 성공

우리나라 연구팀이 물리학계에서 ‘유령 입자’로 불리는 ‘중성미자’의 질량 차이를 측정하는 데 성공했다. 중성미자는 질량이 매우 작은데다 빛에 가까운 속도로 움직이고 다른 물질과 거의 상호작용도 하지 않아 오랫동안 물리학자들을 어렵게 했다.

김수봉 서울대 교수팀이 원자로에서 방출되는 중성미자 세 종류 중 가장 가벼운 것과 가장 무거운 것의 질량 차이를 측정하는데 성공했다고 25일 밝혔다.

연구팀이 측정한 중성미자의 질량 차이는 전자 질량의 약 10억분의 1 정도로 매우 작았다.

중성미자는 만물을 이루는 기본입자 중 하나로, 핵붕괴나 핵융합 과정에서 방출된다. 태양에서 일어나는 핵융합에서도 중성미자가 발생해 지구를 통과한다. 지구로 방출되는 중성미자는 손톱만 한 면적을 기준으로 해도 매초 700억 개나 된다.

중성미자는 우주 모든 곳에 존재하지만, 질량이 매우 작은 만큼 질량값은 물론 각 종류간 질량 차이 측정에 성공한 사례도 그동안 나오지 않았다.

연구진은 중성미자의 질량 문제에 대한 해답을 찾기 위해 지난 2011년 8월부터 영광 원자력발전소에서 방출되는 중성미자를 계속 관측해 왔다. 2013년 1월까지 약 500일 동안 얻은 데이터를 분석해 중성미자 중 가장 가벼운 것과 가장 무거운 것의 질량 차이를 알아냈다.

이번 연구결과는 국제학술지 '피지컬 리뷰 레터스' 최신호에 발표됐다.


민태원 기자 twmin@kmib.co.kr