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유럽입자물리연구소 반수소원자 만든다

빅뱅 후 반물질 사라진 이유탐구

과학자들은 대폭발(빅뱅)당시에 물질과 반물질이 같은 양만큼 생성됐을 것으로 추정한다.우주에 존재하는 원자 이하의 모든 입자들이 외형과 구조는 동일하면서 전자기적으로 반대적인 특성을 가지기 때문이다.이론상으로 물질과 반물질은 서로 만나 소멸한다.그런데 빅뱅후 우주에는 물질만 남았고,반물질은 오로지 우주선이나 입자가속기에서만 존재할 뿐이다.왜 반물질이 사라지게 됐을까.이것은 오랜 세월 동안 수수께끼였다.

유럽입자물리연구소(CERN)는 최근 이 문제를 해결하기 위해 포획해서 연구할 수 있을 정도로 느린 반물질을 만들 계획이라고 밝혔다. CERN은 이번 연구를 수행할 ‘반물질 공장’으로 1백85m의 작은 감속기를 이용한다. 가속기로부터 생성된 반양성자를 감속기를 이용해 빛 속도의 1/10로 줄이면 반양성자는 전자기장에 포획된다. 포획된 반양성자는 방사능 물질로부터 방출되는 반전자와 만나 반수소원자를 만든다. 이를 통해 과학자들은 반수소원자가 수소원자와 같은 방식으로 작용하는지를 알아내려고 한다. CERN은 1995년 고에너지 양성자빔을 이용해 처음으로 반수소를 만드는데 성공했지만, 수명이 짧아서 그 특성을 제대로 연구하지 못했다.

CERN의 대변인 롤프 란다우는 "만약 반물질의 질량이나 전하량 같은 기본 특성이 물질과 1천억분의 1만큼이라도 다르다는 것이 밝혀지면 왜 우주가 물질로 구성됐고 반물질이 사라졌는지를 설명 할 수 있을것"이라고 말했다.반물질은 다른 태양계로 여행하는 우주선의 에너지로 이용될 수 있다.물질과 반물질이 만나면 엄청난 에너지를 방출하기 때문이다.그러나 어떻게 반물질을 가둘 것인가가 문제다.왜냐하면 물질로 이뤄진 용기에는 담을 수 없기 때문이다.
 

반양성자의 속도를 줄여주는 CERN의 감속기.

2000년 09월 과학동아 정보

  • 동아사이언스 편집부

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