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[출처: 경향신문 | 원 문 (2011.05.03)]
중성미자 검출 설비 5년 만에 완공
7월 국내 첫 실험… 우주 생성 비밀 풀 장비
우주 생성의 비밀을 풀 중성미자(中性微子) 검출 설비가 국내 최초로 구축됐다.
교육과학기술부는 3일 “영광 원전 인근에 들어선 중성미자 검출 설비 ‘레노’(RENO)가 2006년 3월 착공 이후 약 5년 만인 지난 2월 완공됐으며 오는 7월 중성미자를 검출하는 실험에 돌입한다”고 밝혔다.
우주를 이루는 기본 물질인 중성미자는 전자, 뮤온, 타우 등 모두 세 종류이다. 질량이 아주 작은 이들은 빛의 속도로 우주를 떠돌아다닌다. 일상생활 공간에서도 1㎥에 10~17개의 중성미자가 존재하지만 검출할 방법이 없었다.
이들 세 종류의 중성미자는 서로 자유롭게 형태를 바꾼다. 이를테면 전자가 뮤온으로, 뮤온이 타우로, 타우가 전자로 변한다. 이 중 과학자들이 밝혀내지 못한 것은 전자 10개 중 몇 개가 뮤온으로 바뀌는지에 대한 전환비율(진동변환상수)이다. 국내외 10여개 대학 연구진은 레노가 전자-뮤온중성미자 전환 비율을 확인할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 원자로에서 가까운 위치(290m)와 먼 위치(1.4km)에 검출기를 두 대 설치해, 각각의 중성미자를 측정하면 그 차이 값으로 얼마나 많은 전자가 뮤온으로 변했는지 알아낼 수 있다는 것이다.
연구책임자인 서울대 물리학과 김수봉 교수는 “아직까지는 빅뱅 당시의 상태를 알 수 없지만 전자-뮤온 전환비율을 밝혀낼 경우 빅뱅으로 인한 우주 생성 당시의 모습을 파악할 수 있을 것으로 보인다”고 말했다.
[출처: 네이버 지식사전 | 원 문 ]
뉴트리노 (neutrino, 중성미자)
▶ 표준모형 (Standard Model)
표준모형에서 경입자에 속하는 소립자의 하나.
입자물리학의 중심 이론인 표준 모형에 의하면 우주를 구성하는 기본 물질인 소립자는 중입자, 경입자, 그리고 중간자 등 3가지 입자군으로 이루어져 있다.
이중 경입자(렙톤)족에는 전자중성미자, 전자, 뮤온중성미자, 뮤온, 타우중성미자, 타우가 있다.
즉, 중성미자(中性微子)는 경입자의 일종으로 뉴트리노(neutrino)라고도 불린다. 같은 경입자에 속한 전자와 뮤온, 타우에 대응해 전자뉴트리노 뮤온뉴트리노 타우뉴트리노 등 3종류가 있는 것으로 알려져 있다.
전기적으로 중성이며 질량이 0에 가깝고 다른 입자들과 상호작용을 거의 하지 않아 검출하기 매우 어렵다.
원자핵은 알파 베타 감마의 3가지 방법으로 방사성 붕괴를 일으키는데 중성미자는 이 중 베타 붕괴에서 항상 나타난다.
■ 중성미자의 발견
중성미자의 존재는 일찍이 1930년대에 예측되었지만 실제 발견된 것은 1956년 미국의 과학자들이 핵반응기로부터 검출한 것이 처음이다.
중성미자는 역사적으로 방사능 물질의 베타붕괴 때에 에너지보존법칙을 설명하기 위해 도입되었다. 20세기 초 물리·화학현상 중 가장 불가사의한 것은 방사능 물질의 베타 붕괴 전후 에너지보존법칙이 성립되지 않는다는 사실이었다.
1930년 파울리는 '전기적으로 중성이며 질량이 0이거나 전자에 비해 훨씬 작은 입자'가 전자와 함께 방출된다고 가정하면 에너지보존법칙이 성립한다는 것을 지적해 중성미자의 존재를 이론적으로 예언했다.
그후 1953년에 이르러 실험적 검출을 거쳐 중성미자의 존재가 실증되었고 89∼90년에 걸쳐서 중성미자의 종류가 전자형, 뮤온형, 타우형의 3가지뿐이라고 결정되었다.
중성미자는 다른 입자들과 상호작용을 거의 하지 않아 우주내에서 가장 포착하기 힘들며, 따라서 중성미자를 검출하기 위한 관측소는 지하깊은 곳에 설치된다. 일반적으로는 오래된 깊은 광산 속에 출기를 만든다.
■ 중성미자의 질량
그동안 중성미자는 질량이 0이거나 0에 가깝다고 알려져왔다. 그런데 1998년 이후 중성미자가 질량을 가지고 있음으로 보여주는 실험결과가 나와 관심을 끌고있다.
한·미·일 공동 연구진으로 이루어진 '중성미자진동실험(K2K: KEK to Kamioka) 국제연구팀'은 1998년 세계 최대의 뉴트리노 검출기인 일본의 슈퍼카미오칸데가 2년 동안 관측한 결과를 발표했는데, 그에 따르면 지구 대기층에서 생성된 뉴트리노는 검출기에 도달하기 전 진동을 일으켜 다른 뉴트리노로 변환됐다. 이러한 사실은 뉴트리노가 질량을 가지고 있다는 것을 간접적으로 증명하는 것이다.
또 2000년 국제 공동연구팀은 뉴트리노(중성미자)에 질량이 있을 확률이 95%에 달한다는 연구결과를 발표했으며, 2004년에는 세계 최초로 인위적으로 만든 중성미자 빔을 이용한 실험을 통해 중성미자의 질량을 확인했다.
■ 우주에서 중성미자 존재
현대 과학에서 중성미자는 우주론적으로 매우 중요시되고 있는데, 빅뱅이론에 의하면 중성미자는 태초에 빅뱅이 있은 직후 생성된 전파(우주 배경복사)와 함께 생겨나 아직까지 붕괴되지 않고 남아 우주를 떠돌고 있다. 또 중성미자는 태양같은 별 중심부의 핵융합을 통해서도 생성된다.
그래서 이 중성미자를 검출해 우주를 관측하려는 중성미자망원경도 발명되었다. 이 중성미자망원경은 별의 표면에서 나온 빛과 전파를 탐지하는 광학망원경이나 전파망원경과는 달리 별 속 깊숙이서 핵융합반응을 일으켜 방출되는 중성미자를 검출함으로써 별의 내부 정보를 알아내려는 것이다.
현재 이 망원경은 미국, 일본, 러시아, 이탈리아 등 몇 군데밖에 존재하지 않는다. 그것도 빛이나 다른 전파의 간섭을 피하기 위해 호수나 광산 깊숙이 위치한다.
이곳에서는 지구의 지층을 꿰뚫고 지구 반대편의 태양을 사진으로 찍는다. 태양이 핵융합할 때 중심부에서 방출된 중성미자는 태양과 지구를 뚫고 망원경에서 검출되는 것이다.
Posted by o자세o (pose687)
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