경북대 손동철 교수 참여 ‘우주정거장 입자물리 실험’ 연구결과 발표

韓 등 AMS 국제연구진 200여명

경북대 손동철 교수(물리학과·사진)가 참여하는 국제우주정거장의 입자물리학 실험 AMS(Alpha Magnetic Spectrometer·알파자기분광계) 국제공동연구진은 2011년 5월 실험을 시작한 후 5년 동안의 연구결과를 정리해 지난 9일 유럽입자물리연구소(CERN)를 통해 발표했다.

이 실험은 우주선 입자의 전하량과 에너지, 운동량을 정밀하게 측정해 현대물리학의 근원적 질문인 암흑물질이나 무거운 반물질의 존재 여부, 그리고 우주선의 성질과 더불어 알려지지 않은 새로운 물리현상들을 탐색하는 실험이다. AMS 연구진은 검출기가 국제우주정거장에 처음 설치된 이후 지금까지 900억개 이상의 우주선 입자들을 검출했고, 주요 연구결과들을 미국물리학회지인 ‘피지컬 리뷰 레터(Physical Review Letters)’에 발표해왔다.

AMS 실험은 국제우주정거장의 내구연한(2024년)까지 실험을 계속 진행한다면, 암흑물질 연구에 중요한 기여를 할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

또 AMS 실험은 우주선을 이루고 있는 다양한 핵자들에 관한 연구도 수행하고 있다. 1차 우주선이라고 불리는 헬륨과 탄소, 산소는 초신성폭발로 인해 직접 생성되며 2차 우주선이라고 하는 리튬과 베릴륨 그리고 붕소의 경우 1차 우주선이 성간물질과 상호작용하여 생성되는 것으로 알려져 있다. AMS 연구진은 이 1차 및 2차 우주선 입자들에 대해 이전 실험보다 훨씬 새롭고 정밀한 측정 결과를 정리해 발표했으며, 일부 결과들은 이론적으로 새로운 설명이 필요한 것으로 밝혀져 학계의 관심을 일으킬 것으로 보인다. 또 AMS 연구진은 특히 베릴륨 동위원소들의 선속을 측정해 은하 내 우주선입자의 나이가 평균 약 1천200만년임을 밝혀냈다.

AMS 국제공동연구진은 우주의 반물질의 존재 여부에 대한 연구도 수행하고 있다. AMS 연구진은 현재 국제우주정거장에서 대략 1년에 한 개꼴로 무거운 반입자 후보를 검출하고 있으며, 앞으로 이에 대해 더 심도 있는 연구를 진행하겠다고 밝혔다.

AMS 실험은 1976년 노벨 물리학상 수상자인 새뮤얼 팅 교수를 중심으로 미국, 독일, 이탈리아, 프랑스, 대한민국 등 연구자 200여명이 참여하고 있다. 우리나라에서는 손동철 경북대 교수를 비롯해 경북대, 이화여대가 1996년부터 AMS 국제공동연구진으로 참여하고 있다.

박종문기자 kpjm@yeongnam.com

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