물질 탄생의 신비 밝혀졌다

◈우주빅뱅후 새로운 물질 출현 'CP 바이올레이션'이론 입증

'은하계와 수많은 별, 그리고 인간을 구성하는 물질은 어디서 어떻게 생겨났을까'영국 BBC 방송은 우주탄생의 비밀 하나가 과학자들의 끈질긴 노력으로 마침내 밝혀졌다고 최근 전했다.

과학자들은 자연이 '반물질' 보다 '물질'을 선호한다는 'direct Charge Parity(CP) violation' 이론을 입증했다. 우주 탄생 당시 물질과 반물질은 각각 똑같은 양이 존재했으나 빅뱅 직후 물질과 반물질이 충돌, 서로를 파괴함에 따라 대부분의 물질이 사라지게 됐다. 이 과정에서 물질과 반물질간의 균형이 무너지면서 조그마한 차이(CP violation)가 발생해 극히 미량의 물질이 남게 됐고, 이 물질로부터 은하계와 별, 인간이 탄생했다는 것이 CP violation 이론이다.

CP violation의 가능성을 처음 제기한 팀은 지난 64년 미국의 브룩해븐 연구소 과학자들. 이들은 이 연구로 노벨상을 수상했다. 그러나 'CP violation'이 단지 이론에 불과한 것인 지, '사실'인지는 규명되지 않았다.

이에 스위스 선연구소와 미국 페르미연구소가 우주탄생의 신비를 풀기위한 연구에 착수, 지난 93년 첫 실험결과를 발표했지만 이론을 사실로 뒷받침하기에는 여전히 불완전했다. 이후 과학자들의 연구는 계속됐고, 과학기술의 발달로 자료 축적과 분석은 더욱 정교해졌다.

과학자들은 CP violation을 입증하기 위해 '중성 K 메손'이라 불리는 원자보다 작은 입자의 움직임을 무려 2천만번이나 관찰했다. 그 결과 '중성 K 메손'에서 1백만분의 1의 확률로 'CP violation'이 나타났다. CP violation이 이론이 아니라 사실이라는 결론에 마침내 도달한 것이다.

석민기자 sukmin@imaeil.com

▨물질(matter)=물체를 이루는 실제적인 본바탕. 물리학에서는 자연계의 한 요소로서 일정한 공간을 점유하고 질량을 갖는 것을 의미한다.

▨반물질(antimatter)=보통의 물질을 구성하는 소립자(양성자.중성자.전자 등)의 반입자(반양성자.반중성자.양전자 등)로 구성되는 가상적인 물질. 실험실에서 반중성자와 반양성자로 합성된 반중양성자(反重陽性子)의 존재가 확인됐다.