거의 ‘절대영도’…지구상 가장 차가운 공간 구현

물리학자들이 지구상에서 가장 차가운 공간을 만들어냈다고 미국 인터넷매체 허핑턴포스트가 27일(현지시간) 보도했다.

이 공간은 약 399kg짜리 구리 소재 구조물로 내부 온도는 6밀리캘빈(mK)까지 떨어뜨릴 수 있다. 이는 화씨 영하 459.659도(섭씨 영하 273.14도)로 절대영도(0K, 섭씨 영하 273.15도) 수준이다.

이 프로젝트를 주관한 카스텐 히거 미국 예일대 물리학과 교수는 “이는 중대한 기술적 성취”라고 성명을 통해 밝혔다.

카스텐 히거 박사는 극저온 연구를 위한 이탈리아 중성미자 검출기인 ‘쿠오레’(CUORE, 극저온 지하 드문현상 관측소)를 운용하는 그란사소 국립실험실과 협력 관계에 있는 대학 내 아서 라이트 실험실 소장이다. 따라서 이 프로젝트에는 이탈리아는 물론 미국, 중국, 스페인, 프랑스 등 여러 국가의 과학자 130여 명이 참여하고 있다.



세계 기록을 세운 이 공간은 ‘크라이오스탯’이라는 저온유지 장치로 미지의 아원자 입자인 중성미자 검출에 쓰인다.

연구팀은 “이 공간에서의 실험으로 ‘중성미자 미방출 이중 베타(β)붕괴’(neutrinoless double-beta decay)로 불리는 희귀 과정을 관찰할 수 있을 것”이라고 기대하고 있다.

중성미자가 없는 이중 베타붕괴란 2개의 중성미자나 반중성미자를 방출하지 않는 과정에서 이중 베타붕괴(핵물리학의 방사성 감쇠 중 하나로 전자나 양전자인 베타입자가 방출되는 방사성 감쇠를 뜻함)가 가능하다는 것으로, 이 과정에서 방출되는 중성미자가 그 즉시 원자핵 내부의 다른 핵자(핵알, 원자핵을 구성하고 있는 양성자와 중성자 등을 총칭)에 의해 반중성미자로서 흡수돼 두 전자의 전체 운동 에너지는 정확히 처음과 나중 상태의 원자핵 결합 에너지의 차이가 된다.

즉 중성미자가 반중성미자와 실제로는 같은 입자라는 ‘마요라나 입자’인 것을 입증해 이로써 우주에는 반물질보다 물질이 풍부한 이유를 설명하게 된다고 연구팀은 밝히고 있다.



사진=INFN

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr