[미디어파인 칼럼 = 이상원 기자] 기존에 중성미자는 매우 활동적인 블랙홀을 가진 은하에서만 발견되었다. 하지만 지난 2022년 1월 남극 지하의 중성미자 관측소에서 재미있는 결과가 나왔다. 별의 폭발이나 블랙홀과 같은 큰 규모의 천문학적 사건에서 주로 관측되는 중성미자는 사건의 희소성 때문에 발견하기가 매우 어렵다. 중성미자는 매우 작은 질량을 가졌다. 또한 가스 구름이나 고체 행성을 통과할 수 있는 특성은 발견을 더 어렵게 한다. 하지만 연구원들은 처음으로 은하수의 중심별 띠에 해당하는 우리은하의 데이터에서 중성미자를 발견했다. 6월 29일 사이언스지에 발표된 새로운 연구에 따르면, 중성미자는 우주에 대한 귀중한 정보를 담고 있기 때문에, 이 발견은 우리은하에서 발생하는 핵심적인 사건들을 이해하는 데 도움이 된다는 것을 의미한다. 기존에는 우리은하 밖에서만 중성미자를 발견했고 대부분 매우 활동적인 블랙홀을 포함하고 있는 은하에서 발견되었다.
1) 우주를 연구할 수 있는 입자, 중성미자
인류의 역사에서 우주를 연구할 수 있는 주된 도구는 눈이었다. 과거의 기록들은 태양, 달, 가장 밝은 항성과 행성들 은하수의 별들이 하늘을 가로지르는 두꺼운 띠를 추적하는 정도에 불과했다. 하지만 망원경의 발명 이후 별들의 폭발과 활동적인 블랙홀을 둘러싼 환경과 같이 눈이 알아낼 수 있는 것과 다른 형태의 빛을 밝혀냈다. 하지만 우주는 빛만 배출하지 않는다. 앞서 소개한 중성미자가 그 예시이다. 중성미자는 대부분의 물질을 그냥 통과하지만, 때때로 물질과 상호 작용하여 일부 감지기로 탐지하고는 한다. 하지만 중성미자 외의 많은 입자가 검출되기 때문에 중성미자를 검출하기는 매우 어렵다.
원치 않는 입자들을 제거하는 한 가지 방법은 지구를 방패로 사용하는 것이다. 아이스큐브(입자를 검출하는 기계)가 남극대륙에 위치해 있지만 탐지 영역은 대부분 북쪽 하늘에 초점을 맞추고 있다. 하지만 은하수의 중심과 중성미자를 주로 검출할 수 있는 하늘은 남쪽이다. 이 점 때문에 연구원들은 다른 방법으로 중성미자의 신호를 끌어냈다. 과학자들은 “캐스케이드” 사건을 이용했다. 이 사건은 중성미자가 얼음 입자에 부딪혀 에너지를 방출하며 발생한다. 하지만 이러한 노력에도 중성미자는 쉽게 관찰되지 않다가 최근 2022년 1월 은하의 중심에서 명백한 증거가 검출된 것이다.
2) 또 다른 중성미자 검출기
과학자들은 지중해 쪽에서 가동될 다른 대규모 중성미자 검출기가 도움이 될 것이라고 말했다. KM3Net의 이름을 가진 이 기구는 아이스큐브와 비슷한 원리이다. 예를 들어, 중성미자가 물 분자와 충돌할 때, 감지기는 빛의 발생을 감지한다. KM3Net은 북반구에 있기에 은하면을 바라볼 때 지구의 그림자를 사용하여 많은 부분을 가릴 수 있다는 장점이 있기도 하다.
[이상원 칼럼니스트]
고려대 산업경영공학과(휴학 중)
미디어파인 대학생칼럼니스트 겸 기자