하루에 30개의 중성미자와 만날 것이다. 이는 이틀에 하나씩 찾아내는 다른 것들보다 월등한 성능
세계에서 가장 크고 예민한 중성미자(neutrino) 검출기가 최근 캐나다에서 건설되기 시작했다. 건설비만 약1백20억달러가 들고, 총 비용이 2백억달러가량 소요될 거창한 계획이 캐나다 정부의 주도아래 추진되고 있는 것이다.
이 검출기 설치공사는 1995년에 완공될 예정인데, 설치장소는 북온타리오주 지하 2km 지점이다. 또 여기서 얻은 자료를 분석할 연구소는 서드버리 중성미자연구소(SNO)로 명명되었다.
이 계획의 책임자인 온타리오주 킹스턴 소재 퀸스대학 물리학과 아더맥도날드교수는 "여기서 나온 자료를 캐나다는 물론이고 미국 영국 등 주변국가에도 제공할 예정이다. 이 신비한 입자의 형태와 특성을 꼭 밝혀보고 싶다"는 포부를 감추지 않았다.
3종류 모두 검출할 듯
이 중성미자는 세가지 종류가 있다. 이를테면 뮤온중성미자 전자중성미자 타우정성미자 등이다.
과학자들은 타우와 뮤온을 가속기반응기 등을 통해 만들어 왔다. 그러나 전자중성미자를 연구하기 위해서는 태양이나 별을 관찰해야 했다. 실제로 태양에서 오는 모든 중성미자는 예외없이 전자중성미자다.
현재 중성미자검출기는 일본 소련 이탈리아 미국도 보유하고 있다. 그러나 이 검출기들의 성능은 만족스럽지 못했다. 절망스러울 정도로 적은 수의 뮤온 타우만을 찾아내는 데 그쳤던 것이다.
캐나다 국립연구위원회(NRC)의 물리학자 월터 데비드슨은 SNO의 검출기가 기존의 검출기보다 50배정도 눈이 밝을 것으로 보고 있다. 더욱이 3종류의 중성미자를 모두 찾아낼 수 있다는 점이 큰 장점이다. 대개 하루에 30개의 중성미자와 만나게 될것으로 예측되는데, 이는 다른 검출기들의 이틀에 하나 꼴로 찾는 빈약한 빈도와 비교할 때 대단한 향상이 아닐 수 없다.
이 검출기의 핵심은 중수(重水, ${D}_{2}$O 물과 중수소로 구성된다)다. 데비드슨과 퀸스대학의 물리학자 조지 에원교수가 1983년에 고안한 이중수속에서 여분의 중성자와 전자중성미자가 반응하게 하는 것이다. 이 둘이 제대로 반응하면 검출할 수 있는 빛이 생기는 데 이것이 이른바 '케렌코프방열'(Cerenkov glow)이다.
계획대로 되면 투명한 아크릴을 소재로 해서 만든 10층 높이의 용기에 1천t의 중수가 담길 것이다. 그리고 그 주변을 2천개의 광(光) 확대기가 둘러싸 케렌코프방열을 추적하게 설계돼 있다. 또 순수한 물로 다시 아크릴용기와 광학대기의 외부를 감싸게 한다. 이질적인 태양 방사선으로부터 장치를 방어하기 위해서다.
데비드슨은 이곳을 지구에서 가장 방사능이 적은 곳으로 만들 계획이다. 그 목표를 달성하기 위해 그는 지금까지 생산된 어떤 중수보다 1천배 순수한 중수로 채울 작정이다. 아크릴용기와 광학대기도 초특급으로 순수한 것을 사용할 예정이다.
맥도날드교수는 이 거대한 검출기에 의해 "중성미자의 질량이 결정되고 예측된 태양의 중성미자와 실제로 관측된 그것과의 차이를 지켜 볼 수 있을것"으로 전망했다. 이어 그는 "이 중성미자검출기의 활동개시는 망원경이 처음 발견돼 하늘을 보기 시작했던 1600년대 대사건과 비견된다"고 평가했다.
