臺 국립칭화대 장궈싱 교수, 블랙홀서 온 ‘중성미자’ 출처 규명 기여

  • 2021.04.29
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블랙홀에서 떨어진 중성미자 출처 규명의 기여한 타이완 국립 칭화대학교 장궈싱江國興 교수. [사진= 국립칭화대학교 제공]

포모사링크시간입니다.

한 사람의 과학자가 노벨상을 두 번 받은 경우도 있지만, 같은 연구 분야에서 여러 차례 노벨과학상을 배출하는 경우도 있습니다.

바로 여러차례 노벨 물리학상을 배출한 중성미자 연구가 대표적인 경우인데요.

노벨상 0순위 연구 성과로 평가 받는 중성미자 연구…영어로 뉴트리노Neutrino라 불리는 중성미자는 우주가 탄생한 빅뱅 직후에도 나왔고, 태양의 핵융합이나 원전(原電)의 핵분열 반응에서도 나옵니다.

우리 주변에 늘 존재하고 있는 중성미자... 그러나 중성미자는 질량이 거의 없고 전기도 띠지 않아서 세상에 존재하는 대부분의 물질을 그냥 통과해버리는데요…우리 인류만 하더라도 매초마다 무려 1000억 개 정도의 중성미자가 우리의 몸을 통과 합니다…그러나 우린 중성미자를 느낄 수 없죠…심지어 전자기력과 강한 핵력도 무심하게 지나쳐 왠만한 검출기로 찾을 수 없습니다…물리학자들은 이 수수께기 같은 중성미자에게… ‘유령입자(ghost particle)’라는 별명을 붙였는데요.

볼 수도 잡을 수도 없는 유령같은 중성미자… 이 수수께기 같은 녀석을 찾기 위해 과학자들은 기발한 생각을 해내죠. 

남극 깊숙한 곳에 자리잡은 ‘아이스큐브 중성미자 관측소’ 과학자들은 5000개 이상의 광센서를 줄지어 연결해서 남극 얼음 아래 심어놓고… 마치 빙어 낚시 할 때 빙어가 오면 확 낚아채듯이 …중성미자가 아주 드물게 수소·산소 원자핵이나 전자와 부딪히기를 기다렸다가… 마찰이 이러난 중성미자가 심어놓은 광센서에 감지되는 순간 확 낚는 방법으로 유령같은 중성미자를 잡고 있습니다.

그러나 중성미자를 낚아채려면 오랜 기다림이 필요하고 또한 유령같은 녀석은 잘 낚이질 않습니다. 그리고 먼 우주 어디선가 날아온 희귀한 고에너지 중성미자 입자는 더욱더 잡아내기가 힘들죠.

희귀한 우주 중성미자는 매년 약 12개 정도가 발견되는데 지금까지 발견된 우주 중성미자 중에서 근원을 파악한 것은 단 두 개뿐입니다.

첫번째는 지난 2018년 7월 ‘아이스큐브 중성미자 관측소’가 남극 얼음 2km 아래에서 잡아챈 중성미자의 궤적을 추적한 결과  37억광년 떨어진 천체 ‘TXS0506+056’에서 시작됐다는 것을 밝혀냈는데요. 2018년 국제학술지 ‘사이언스’에 발표된 이 연구결과를 통해 그동안 수수께기 같았던 우주의 유령이 드디어 실체를 처음으로 드러낸 것이었습니다.

그리고 유령같은 중성미자의 출처를 두번째로 밝혀낸 것은 올해 초에 일이었습니다.

독일 도이체 엘렉트로넨-싱크로트론(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY) 입자물리학 실험실의 로버스 스타인(Robert Stein) 박사를 필두로 타이완 국립 칭화대학교 장궈싱江國興 교수 연구팀과 네덜란드, 미국, 영국 등 여러 국가의 연구기관으로 구성된 국제연구팀이 이번엔 별을 집어삼킨 초거대 블랙홀의 잔해에서 날아온 중성미자를 발견했다고 네이처 아스트로노미(Nature Astronomy) 저널에 …올해 2월 발표했는데요.

타이완 국립 칭화대학교가 지난 3월 24일 공개한 언론보도문에 따르면 타이완 국립 칭화대학교 장궈싱江國興 교수는 타이완 과기부의 「야오 싱曜星」 즉 별빛프로젝트 사업의 든든한 지원아래 독일 도이체 엘렉트로넨-싱크로트론(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY) 연구팀과 연구협력을 진행했고, 지난해  10월 아이스큐브 중성미자 관측소에서 이번에 출처가 밝혀진 중성미자를 포획했다고 전했는데요.또한 국제연구팀은 중성미자 포착 후 중성미자가 온 우주 방향을 스캔할 수 있도록 전 세계 천문학자들에게 경보를 울리게 됐고… 최종적으로 미국 캘리포니아 공과대학교에서 운영 중인 팔로마 천문대에 있는 천문 조사 장비 ZTF Zwicky Transient Facility가 중성미자의 고향으로 돌고래자리에 있는 초거대 블랙홀을 지목했다고 밝혔는데요.

이번 발견을 쉽게 설명드리자면 약 7억  광년 떨어진 돌고래자리(Delphinus constellation)에 있는 초거대 블랙홀이 별을 둘로 쪼개 집어삼키는 과정에서 찢겨나온 …중성미자를 장싱궈 교수를 포함한 국제연구팀이 남극에서 낚아채는데 성공한 것인데요.

중성미자의 고향을 밝히는데 성공한 이번 연구에서 X선 데이터 분석에 큰 기여를하신 타이완 국립 칭화대학교 장궈싱江國興 교수님. 장 교수님은 미국 하버드-소미니언 천체물리 연구소, 메사추세츠 공과대학교 천체물리학 및 우주과학센터 등에서 박사후 연구원으로 근무한 경험이 있는 베테랑 천문학자이자 수학자이신데요.

앞서 사건지평선망원경 프로젝트 국제연구팀이 블랙홀의 모습을 성공적으로 관측한데 이어 이번엔 블랙홀의 잔해까지 잡아채 블랙홀의 위치까지 추적하는데 성공한 천체물리학자님들…영화 <인터스텔라> 속에서  쿠퍼 박사 일행이 블랙홀-가르강튀아의 가까이 다가간 것처럼…머지않은 미래에 정말로 우리 인류가 블랙홀의 모든 것을 알 수 있지 않을까 생각됩니다.

오늘도 블랙홀을 관측하고 계실 전 세계 과학자들을 응원하면서, 천이쉰이 부른床上的黑洞침대 위에 블랙홀을 들으며 방송 마치겠습니다. Rti 손전홍입니다.

프로그램 진행자

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