원자핵 붕괴 과정에서 방출되는 중성미자(뉴트리노)가 질량을 갖고 있다는 것을 증명하는 새로운 연구결과가 발표됐다.
서울대 김수봉 박사는 최근 자신이 참여하고 있는 한·미·일 K2K 공동연구팀이 일본 쓰쿠바시의 고에너지연구소(KEK)에서 가속기로 중성자 빔을 만들어 일본 가미오카 슈퍼카미오칸데 검출기까지 250㎞ 거리의 땅속으로 쏘아 보낸 결과 중성미자가 질량을 갖고 있다는 것을 증명할 수 있는 진동현상을 포착, 중성미자의 질량존재에 관한 더욱 객관적인 결과를 얻어냈다고 11일 밝혔다.
김 박사는 중성미자의 진동변환이 없을 경우 슈퍼카미오칸데에서 64개의 중성미자 충돌이 예상됐으나 실제로 관측된 것은 44개의 중성미자였으며 이는 질량이 있는 물질에서만 나타나는 진동현상을 밑받침하는 실험결과라고 덧붙였다.
중성미자의 질량존재와 관련해 3년전에 대기중성미자의 진동변환이 일어난다는 것이 한·미·일 국제 공동연구팀에 의해 최초로 발견된 바 있으며 K2K실험은 이 결과를 인위적으로 중성미자 빔을 사용, 검증하는 최초의 실험이다.
이처럼 중성미자의 질량존재를 증명할 수 있는 새로운 증거가 속속 드러남으로써 중성미자의 질량이 없다는 가정에서 출발하는 기존 입자물리학의 수정과 새로운 물리가 필요하다는 것을 의미하게 됐다고 김 박사는 밝혔다.
<용어설명>중성미자(Neutrino):약력에 의한 원자핵 붕괴 과정에서 방출되는 중성 전하를 띤 기본입자로 최근까지 질량이 존재하지 않는 입자로 여겨져왔다. 질량이 있어도 워낙 작아 거의 빛의 속도로 움직이며 약력에 의해서만 물질과 작용, 상호작용의 크기가 아주 미미하다. 전자중성미자, 뮤온중성미자, 타우중성미자의 세종류가 존재한다.
<권상희기자 shkwon@etnews.co.kr>