‘노벨상’ 팅 교수팀 사상 첫 포착

국제우주정거장(ISS)에 설치된 ‘알파자기분광계’(AMS) 자료를 분석하고 있는 국제물리학연구팀이 우주 구성 물질 중 대부분을 차지하는 ‘암흑물질’에 대한 단서를 처음으로 발견했다고 영국 BBC와 AFP 통신 등 외신들이 3일(현지시간) 보도했다.

우주 총 물질의 90% 이상을 차지하는 암흑물질은 가시광선이나 적외선 같은 전자기파로는 관측되지 않으며, 오로지 중력을 통해서만 인식할 수 있다. 이 때문에 과학자들은 그동안 우주생성의 미스터리를 풀 수 있는 암흑물질이 어떤 요소로 구성돼 있는지 밝혀내지 못하고 있었다.

AMS 분석팀을 이끌고 있는 노벨 물리학상 수상자 새뮤얼 팅 매사추세츠 공대(MIT) 교수는 이날 스위스 유럽입자물리학연구소에서 열린 세미나에서 “AMS로 약 250억개의 소립자 이벤트를 관찰했으며, 이 중 약 80억개가 빠른 속도로 이동하는 전자와 그 반물질인 양전자로 추정된다”고 밝혔다.

이는 현재까지 우주에서 수집된 반물질 가운데 최대 규모로, 양전자가 우주의 어느 방향에서 온 것인지 파악되면 암흑물질의 존재를 파악할 수 있는 결정적인 증거가 된다. 팅 박사는 “이 양전자가 암흑물질의 신호인지 아니면 다른 데서 온 것인지 수개월 안에 결론을 내릴 수 있을 것”이라고 덧붙였다.

일부 학자들은 암흑물질이 약한 상호작용을 하는 ‘윔프’라는 소립자로 구성돼 있다고 추정하고 있다. 윔프는 각자 대칭되는 반물질을 갖는 무거운 소립자로, 물질과 반물질이 충돌하면 서로 소멸하면서 전자와 양전자라는 새로운 입자들이 생성된다.

지금까지 윔프의 충돌을 관측할 수 있는 곳은 스위스와 프랑스 국경지대 지하에 있는 CERN의 강입자가속기(LHC)와 우주공간뿐이었다.

16개국 과학자들이 10년에 걸쳐 20억 달러를 투입해 만든 AMS는 우리 은하에서 암흑물질이 소멸하면서 생기는 양전자와 전자를 수집해 입자들의 질량과 속도, 에너지 같은 근본적인 성질을 밝혀낼 자료를 제공해와 물리학계의 숙원인 암흑물질의 존재를 확인할 수 있을 것으로 주목을 받아 왔다.

최재헌 기자 goseoul@seoul.co.kr