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탄소와 산소는 우리가 알고 있는 모든 생명체의 기반이 되는 원소로 별 안에서 핵융합으로 만들어진다. 딘 리 미국 노스캐롤라이나주립대 교수
팀은 두 원소가 만들어지는 조건을 조사한 결과 조건이 지금과 조금만 달라져도 두 원소가 충분히 생기기 어렵다고 발표했다.

탄소는 별 안에서 헬륨 세 개가 융합해 생긴다. 이 반응은 특정 에너지 하에서 일어나며, 그 상태를 ‘호일 상태’라고 부른다. 탄소에 헬륨이 하나 더 융합하면 산소가 된다.

이런 원소를 구성하는 양성자와 중성자는 업쿼크와 다운쿼크로 이뤄지는데, 이들 쿼크의 질량은 원소의 에너지를 결정하는 주요 요인이다. 리 교수팀은 슈퍼컴퓨터를 이용해 쿼크 질량이 아주 조금만 변해도 호일 상태의 에너지를 바꿔 놓을 수 있다는 계산 결과를 얻었다.

호일 상태의 에너지가 높으면 핵융합으로 생기는 탄소의 양이 줄어든다. 반대로 에너지가 낮으면 탄소가 너무 많이 생긴다. 탄소가 많아지면
산소를 만들 수 있을 정도로 별 내부의 온도가 높아지지 않는다. 어느 쪽이든 지금처럼 생명체가 생기기 어려워지는 것이다.

리 교수는 “시뮬레이션에 따르면 쿼크의 질량이 2~3%만 바뀌어도 지금처럼 우주에 충분한 탄소와 산소가 생기지 않았을 것”이라고 말했다. 이 연구는 ‘피지컬 리뷰 레터’ 3월 13일자에 실렸다.