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중성미자의 비밀은?

관측결과 WIMP가설 무너져

태양의 표면. 중성미자는 태양에 관한 수수께끼중의 하나
 

태양에 관한 수수께끼중의 하나는 중성미자(neutrino)의 존재다. 핵융합과정에서 생성되는 아(亞)원자 입자로 알려진 중성미자는 질량이 없거나 거의 무시할 정도이며 약한 상호작용만이 있을 뿐이다. 그런데 문제는 이 입자의 수가 이론적으로 예측된 것보다 훨씬 적게 관측된다는 사실이다.

과학자들은 이 문제를 풀기위해 지난 71년부터 태양을 관찰해 왔는데 그동안 두가지 답안이 제시됐다. 첫번째 가설은 약한 상호작용 입자(WIMP)라는 가상의 입자가 존재해서 태양의 중심부가 생각보다 온도가 낮다는 것이다. 또다른 답은 현재 밝혀진 중성미자의 성질이 불완전하다는 주장이다.

이러한 의문을 해소하기 위해 영국 버밍검대학의 젊은 과학자들이 발벗고 나섰다. 이들은 태양빛의 스펙트럼 파장이 미세하게 변화하는 것을 측정해 태양의 진동을 연구함으로써 마치 태양의 중심부를 인간이 탐사하는 것과 같은 효과를 얻으려고 노력한다. 이러한 진동을 측정하기 위해 그들은 카나리아제도, 하와이섬, 오스트레일리아 서부, 남아프리카 등 네군데에 관측소를 설치했고 칠레지역에도 관측소를 건설중에 있다.

이 계획을 총괄하고 있는 조지 아이작 교수는 이렇게 결론짓고 있다. "태양중심부에 WIMP가 존재한다는 모델은 이론적으로 가상했던 태양모델보다 훨씬 비합리적이다. 달리 말하면 우리가 가상했던 태양의 구조는 그다지 틀린 것이 아니다. 중성미자의 수수께끼는 그 자체의 성질에서 찾아야 할 것이다."

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1991년 03월 과학동아 정보

  • 동아일보사 편집부

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