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아인슈타인에 의해 1차로 손상이 갔던 뉴턴의 권위가 또다시 도전을 받고 있다. '뉴턴의 사과'가 떨어진지 3백1년만에 중력의 법칙에 심각한 의문이 제기된 것.

최근 그린랜드의 빙하면 1마일 밑에서 행해졌던 로스 알라모스실험실 팀의 실험결과는 2가지 놀라운 가능성을 보여준다.

하나는 이미 알려진 4개의 힘 이외에 알려지지 않은 어떤 힘, 즉 제5의 힘이 존재한다는 것이다. 다른 하나는 기존 4개의 힘 중의 하나인 중력이 지금까지 상상했던 것보다 훨씬 복잡한 방법으로 작용한다는 점이다.

로스 알라모스의 물리학자 '마크 앤더'씨는 "뉴턴의 중력법칙으로는 설명할 수 없는 것에 대한 명백한 증거를 포착했다" 고 말했다.

지금까지 물리학자들은 근(筋)수축에서 핵폭발에 이르는 자연의 모든 운동이 4개의 기본적인 힘에 의해서 설명된다고 믿어 왔다. 즉 물체끼리 서로 끄는 '중력', 빛이나 전파의 근원이 되는 '전자기력', 원자핵 속에서 양자와 중성자를 묶는 '강한 힘', 방사능의 소멸시 나타나는 '약한 힘'으로 모든 힘관계가 규정된다고 생각한 것.

문제의 그린랜드 실험은 주로 중력실험으로 진행되었다. 빙하에 구멍을 1마일 이상 뚫고 이곳을 통해 중력계를 들여보내 중력을 측정했던 것. 뉴턴의 '중력법칙'대로라면 중력계가 얼음구멍 밑으로 내겨가면 약간 중력이 감소해야 정상. 하지만 실험결과는 조금 달랐다. 중력이 예상보다 빨리 떨어진 것이다. 이는 제2의 인력이 존재함을 강력하게 시사하고 있는데, 제2의 인력의 크기는 중력의 50분의 1 정도.

이 발견은 물리학계에서 지난 3년동안 논란거리로 줄곧 남아있던 문제를 재확인 즉 추인(追認)했다는 의미를 갖는다. 말하자면 '제5의 힘'이 새로운 원군을 얻은 셈이다.
 

만물을 밀어내는 '하이퍼차지'

지난 86년 1월 미국 '퍼듀'대학의 '피쉬바흐'에 의해 처음 알려진 '제5의 힘' 즉 '하이퍼 차지'는 그동안 여러 학자들로부터 타당성을 인정받았다.이 힘은 갈릴레오와 뉴턴을 모두 부정하는 토대위에 세워졌는데 중력보다는 약하지만 1백80m 이내의 어떤 물체에도 작용한다고.

또 이 힘은 두 물체를 멀리하는 방향으로 작용하는 척력(斥力,repulsion)이다. 즉 한 물체의 양자와 중성자가 다른 물체의 양자와 중성자를 밀침으로써 생기는 것이다.

'피쉬바흐'의 이론이 등장하자 세계의 물리학계는 흥분하기 시작했다. 그 결과 찬탄과 비난을 함께 모았으며 많은 물리학자들이 진위를 가리는데 앞장섰다.

특히 오스트레일리아퀸스랜드 대학 '스테이시'교수팀과 미국 워싱턴대학 '폴 보이트'교수팀의 추인은 '제5의 힘' 지지자들을 크게 고무시켰다. 하지만 실험의 신뢰도를 떨어뜨리는 자체 결함이 발견되었다. '오차의 한계'가 상당히 컸던 것.

이번 그린랜드 실험은 전에 행해졌던 실험들의 문제점을 대부분 극복한 것으로 평가되고 있다. 따라서 신빙성이 높은 것으로 알려지고 있으므로 그에 따른 반향도 클 듯. 그러나 그린랜드 실험결과를 비토하는 과학자군도 있다. 그들은 이 실험이 중력의 복잡한 형태에 너무 치우쳐있다고 비판한다.

아뭏든 그린랜드실험의 기록들은 큰 장점을 가지고 있다. 밀도 등이 일정하고 잘 알려진 얼음을 실험대상으로 하였다는 점이다. 만일 육지에서 실험했다면 골치 아픈 문제가 많았을 것이다. 왜냐하면 육지는 가까운 두 곳 사이에도 밀도차가 있기 때문이다.

이 실험에 참여했던 로스알라모스의 이론 물리학자 '니토'씨는 자신들이 제공한 결과를 놓고 이렇게 말했다.

"우리는 아직 이 분야에서 초보 수준을 벗어나지 못하고 있다. 우리는 몇 개의 묘한 실험결과를 가지고 나름대로 해석을 붙이고 있으나 우리도 실험결과의 진짜 원리는 알지 못한다"