메뉴바로가기본문바로가기

동아사이언스

중성미자, 빛보다 빠르다고?
지하 1478m서 1300km 세계최장 실험

통합검색

중성미자, 빛보다 빠르다고?
지하 1478m서 1300km 세계최장 실험

2011.12.02 00:00

‘덜컹, 윙∼.’ 엘리베이터가 도착했다. 손잡이를 잡아당겨 수동으로 문을 열었다. ‘촤르륵.’ 문이 닫히자 요란한 소리를 내며 엘리베이터가 내려갔다. 이 엘리베이터는 지하 약 100m까지 ‘논스톱’으로 운행한다. 1분쯤 지나자 목적지에 도착했다. 엘리베이터 문이 열리고 커다란 땅굴이 나타났다. 몇 발짝 내딛자 육각형의 거대한 중성미자 검출기가 모습을 드러냈다. ○ 테바트론 멈춘 뒤, 활기 잃은 페르미연구소 지난달 17일 미국 시카고 인근 버테이비아에 있는 미국 페르미국립가속기연구소를 찾았다. 약 10km²에 이르는 광활한 연구소 캠퍼스에서 땅 위로 솟은 건물이라곤 16층짜리 본관뿐이다. 나머지 건물은 기껏해야 2, 3층인 데다 드문드문 있어 눈에 잘 띄지 않았다. 연구소의 핵심 시설은 모두 지하에 있다. 연구소의 상징이자 미국 입자물리학의 자부심이었던 입자가속기 ‘테바트론’은 지하 7.6m에 건설했다. 페르미연구소는 올해 9월 30일 이 테바트론의 가동을 영원히 중단했다. 28년 만이다. 연구소의 심장과도 같던 테바트론이 멈추면서 연구소도 활기를 잃은 모습이다. 테바트론의 주요 검출기인 ‘CDF’(Collider Detector at Fermilab)와 ‘디제로’(D0) 시설은 철수 작업이 한창이었다. 검출기에 잡힌 입자의 신호를 확인하느라 24시간 연구진이 진을 치고 있어야 하는 제어실(컨트롤룸)은 썰렁했다. 디제로팀에서 실리콘그룹팀장을 맡고 있는 윤성우 연구원은 “실험이 한창일 때는 허리에 ‘삐삐’(호출기)를 2개나 차고 다녀야 할 만큼 바빴다”며 “지금은 막바지 데이터를 받고 있으며 이 작업이 끝나면 검출기 일부는 교육용으로 일반에 공개될 예정”이라고 말했다. ○ 중성미자 실험 내세워 재도약 시도 하지만 페르미연구소의 다른 한쪽에선 ‘테바트론의 시대’를 이어갈 다음 먹거리를 준비하느라 분주했다. 연구소는 테바트론의 ‘후계자’로 중성미자를 낙점하고 2007년부터 ‘프로젝트 X’라는 사업을 구상해 왔다. 프로젝트 X는 새로운 선형가속기를 건설해 10개 실험을 동시에 진행하는 사업이다. 중성미자 실험이 프로젝트 X의 ‘주연’이다. 중성미자 실험에 관해서라면 페르미연구소는 ‘베테랑’이다. 2005년부터 지하 100m 깊이에서 ‘미노스(MINOS)’라는 중성미자 실험을 진행하고 있다. 이 실험은 페르미연구소에서 출발한 중성미자가 미네소타 주 수단 광산까지 약 735km를 지하 약 710m 깊이에서 날아가도록 설계됐다. 미노스 실험은 최근 ‘중성미자가 빛보다 빠르다’는 실험 결과를 내놓은 유럽입자물리연구소(CERN)의 실험과 거리나 깊이가 비슷하다. 현재로서는 미노스 실험이 ‘중성미자 미스터리’를 검증할 수 있는 유일한 길로 꼽힌다.

프로젝트 X가 계획 중인 중성미자 실험은 미노스보다 규모가 훨씬 크다. 프로젝트 X는 중성미자를 페르미연구소에서 한때 금광이었던 사우스다코타 주 홈스테이크 광산의 샌퍼드 지하실험실까지 약 1300km를 지하 1478m 깊이에서 날아가게 하는 ‘LBNE(Long-Baseline Neutrino Experiment) 실험’을 구상하고 있다. 세계 최장거리 실험이다. 샌퍼드 지하실험실에 설치될 중성미자 검출기는 16층 높이 건물로 세계 최대 규모이기도 하다. 미국 로체스터대 소속으로 페르미연구소에서 중성미자 실험에 참여하는 박재원 연구원은 “중성미자 실험은 입자물리 연구뿐만 아니라 우주의 비밀을 캐낼 수 있다는 점에서 매력적”이라면서 “LBNE 실험이 시작되면 페르미연구소는 ‘우주연구의 프런티어’가 될 것”이라고 말했다. 버테이비아=이현경 기자 uneasy75@donga.com    :: 중성미자 :: 우주를 이루는 기본 입자. 물체와 반응하지 않고 그대로 통과해버려 ‘유령입자’라는 별명을 갖고 있다. 그만큼 검출하기도 어려워 아직 물리적 성질이 잘 알려지지 않았다.

태그

이 기사가 괜찮으셨나요? 메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

이 기사어떠셨어요?

댓글 0

9 + 8 = 새로고침
###
    과학기술과 관련된 분야에서 소개할 만한 재미있는 이야기, 고발 소재 등이 있으면 주저하지 마시고, 알려주세요. 제보하기