유럽원자핵硏 실험결과 발표

빛보다 빠르게 움직이는 소립자가 발견돼 과학계가 긴장하고 있다. 이것이 사실이면 지난 106년간 물리학의 근간이었던 알베르트 아인슈타인의 상대성이론(E=mc²)이 설자리를 잃게 된다.

23일 워싱턴포스트 등은 스위스 유럽원자핵공동연구소(CERN)에서 중성미자(뉴트리노)를 발사해 732㎞ 떨어진 이탈리아 그란사소 실험실 측정기에서 감지했다는 실험 결과를 보도했다.

CERN에 따르면 이 중성미자는 빛의 속도인 초당 29만9792㎞보다 60나노초(1억분의 6초) 빠른 것으로 측정됐다. OPERA로 불리는 이 실험에서 연구진은 GPS와 원자시계로 중성미자의 속도를 측정했으며, 1만5000개의 중성미자를 분석해 통계적으로 의미 있는 수준의 수치를 얻었다고 밝혔다.

빛보다 빠른 중성미자를 측정해낸 스위스 제네바에 있는 유럽원자핵공동연구소(CERN)의 내부 모습. CERN은 27㎞ 길이의 강입자충돌기(양성자를 빛의 속도에 가깝게 가속시킨 뒤 정면충돌시키는 장치)를 이용해 빛보다 60나노초 빠른 중성미자를 발견해냈다.

중성미자는 표준모형에서 경입자(輕粒子)에 속하는 소립자의 하나로 질량이 사실상 제로이며 일반 원자와 상호작용하지 않기 때문에 땅속을 진공상태처럼 통과한다.

빛보다 빠른 소립자 발견에 대한 주장은 이번이 처음은 아니지만, 세계 최고 권위를 자랑하는 CERN이 측정 사실을 공식적으로 밝혀 과학자들이 주목하고 있다.

제임스 질리스 CERN 대변인은 “이번 결과는 발견자들조차 믿지 못할 정도였다”고 말했다. 그는 이어 “우리는 실험상 오류를 찾아내기 위해 수없이 노력했지만 발견할 수 없었다”며 “지금은 우리가 찾아낸 결과를 확신한다”고 말했다.

그럼에도 CERN 측은 이번 발견과 관련, 세계 각국의 과학 전문가들에게 개별적인 확인 의견을 구할 예정이다. CERN은 논문 초고를 온라인 등록 사이트 ‘ArXiv.org’에 발표해 데이터에 대한 공동 검증작업을 벌이고 있으며, 똑같은 방법으로 같은 소립자를 재측정할 수 있는지 여부에 대한 실험을 미국, 일본 등지의 다른 연구소에 요청한 상태다. 23일 공개 세미나를 열고 토론도 벌일 예정이다.

현재까지 물리학에서는 아인슈타인의 상대성이론에 따라 우주에서는 빛의 속도를 한계속도로 여겨 왔다. 현대 물리학 대부분의 이론들이 아인슈타인의 상대성이론에 바탕을 두고 있다는 점을 고려하면 이번 연구 결과가 사실로 입증될 경우 그 파장은 엄청날 것으로 예상된다.

이런 이유로 이번 결과에 대해 신중론이 대두되고 있다. 인디애나대학 물리학과 앨런 코스텔레키 교수는 “이번 실험 결과가 사실이라면 혁명적인 발견”이라면서도 “하지만 과거 많은 실험에서 빛보다 빠른 존재에 대한 주장이 있었지만 과학적 결함이 드러났다”고 말했다.