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아인슈타인의 ‘광속 불변의 법칙’이 관측으로 입증됐다. 프랑스, 이스라엘, 이탈리아 과학자들이 모인 국제 공동연구팀은 에너지가 서로 다른 빛이 지구에 동시에 도달한다는 관측 결과를 학술지 ‘네이처 물리학’ 3월 16일자에 발표했다.

앨버트 아인슈타인이 1905년 제시한 상대성이론에 따르면, 모든 빛 입자는 파장과 관계없이 초속 30만 km로 날아간다. 반면 양자중력이론은 빛의 파장이 짧을수록, 즉 에너지가 클수록 속도가 느려진다고 본다. 양자중력은 상대성이론과 양자역학을 통합한 이론으로, 미시세계의 요동치는 시공간과 고에너지 광자가 상호작용을 일으킨다고 가정한다.

연구팀은 미국항공우주국(NASA)의 페르미 감마선 우주망원경이 지구로부터 73억 광년 떨어진 감마선 폭발 ‘GRB090510’을 관측한 데이터로부터 에너지가 서로 다른 두 광자가 지구까지 오는 데 걸린 시간을 분석했다. 보통은 빛의 속도가 너무 빨라 광자의 속도 차이를 알기 어렵지만, 73억 광년이나 떨어져 있기 때문에 차이가 생긴 것이다. 양자중력이론이 맞다면, 고에너지 광자는 저에너지 광자보다 수 분 늦게 도착해야 한다.

분석 결과, 파장이 다른 두 광자가 지구에 도달하는 시간차는 겨우 수 분의 1초에 불과했다. 광자 에너지가 빛 속도에 영향을 준다는 양자중력이론의 예측이 어긋난 셈이다. 연구에 참여한 이스라엘 예루살렘 히브리대 츠비 피란 교수는 “이번 관측 결과는 양자역학과 상대론을 통합하는 데 새로운 돌파구가 될 것”이라고 말했다.