旌善地下 1000m로 내려간 物理學者들[이기진 敎授의 만만한 科學]

東亞日報
入力 2024年 2月 1日 23時 21分

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가끔 先後輩 모임에 가면 世上을 살면서 많은 걸 이룬 사람들을 만나게 된다. 對話中에 “내가 다 해봐서 아는데”, “내가 第一 잘 아는데” 이런 말들을 불쑥불쑥 꺼낸다.

나는 구석에서 主로 듣는 사람이다. 이런 이야기를 들으면 별나라의 이야기처럼 들린다. 어떻게 다 알 수 있을까? 모임이 끝나고 地下鐵을 타고 오는데, 이런 생각이 들었다. ‘그래도 나는 내세울 게 없는 物理學者인 게 참 多幸이다.’

새벽에 學校에 가서 授業을 하고 硏究室冊床에서 論文을 쓰다가 實驗室에서 硏究院들과 硏究하는 일이 生活의 全部인 物理學者. 硏究員들과 主로 하는 反復的인 對話는 이런 것들이다. “왜 안 되지?”, “그래, 한 番 더 해보자”. 하루가 끝날 땐 “來日 다시 생각해 보자”라는 말을 가장 많이 한다. 結論이 없는 하루하루. 不確實한 것투성이의 하루하루.

物理學者의 觀點에서 보면 우리가 알고 說明할 수 있는 世上은 4%밖에 안 된다. 人類는 宇宙를 이루는 物質의 4%만을 說明할 수 있고, 나머지는 아직 모른다. 모르는 96%는 暗黑物質이 23%, 暗黑에너지가 73%를 차지한다. 우리는 고작 4%에 依支해 世上을 理解하고 있는 셈이다.

暗黑物質을 世上에 처음 알린 사람은 女性科學者 베라 루빈이었다. 1975年 루빈이 暗黑物質의 存在를 美國天文學協會에서 發表했을 때, 世上은 그女의 理論을 徹底히 無視했다. 루빈 博士는 그 衝擊으로 인해 몇 年 동안 宇宙論을 접어두고, 집안 살림에 매달렸다고 한다. 하지만 컴퓨터 模型德分에 루빈이 옳았음이 立證되었고, 1980年代에 들어 다시 큰 注目을 받게 되었다.

暗黑物質候補로 꼽히는 代表的인 粒子中 하나가 中性微子다. 中性微子는 探知하기 어려운 粒子로, 모든 事物을 通過할 程度로 작고, 다른 粒子들과 相互作用 없이 모든 것을 透明하게 通過한다. 이 探知하기 어려운 粒子들은 宇宙空間 속에 存在하면서 우리 몸을 通過하고 나서도 別 어려움 없이 땅속을 뚫고 들어가서 地球反對便으로 나온 뒤 移動을 繼續한다. 이런 特性을 가진 中性微子를 探知하는 方法은 무엇인가?

中性微子를 確認하기 위해서는 地上의 宇宙船(宇宙線)李遮斷되는 깊숙한 地下가 必要하다. 最近中國에서는 地下 2400m 깊이에 크기 33萬 m³에 達하는 眞핑 地下實驗室이 만들어져 稼動이 始作되었다. 地上에 比해 1億分의 1 程度極少量의 宇宙船만이 影響을 끼친다고 한다.

크기는 작지만 우리나라에도 地下實驗施設이 있다. 講院旌善郡 예미산에 位置한 地下 1000m 깊이의 ‘예미랩’李 그곳이다. 예미랩은 7年餘의 工事 끝에 지난해 完工됐는데, 現在韓國의 物理學者들이 이 깊숙한 땅속에서 暗黑物質의 候補가 될 만한 粒子를 찾는 中이다. 예미랩이 完成되기 前에는 講院襄陽揚水發電所內地下 700m에 位置한 터널 한쪽에서 硏究가 進行됐었다.

果然 우리 人類는 暗黑物質을 發見할 수 있을까? 旣存의 知識에 머무르지 않고 未知의 世界로 怯 없이 뛰어드는 것, 나는 무엇보다도 이런 物理學者의 姿勢가 좋다. 어쨌거나 想像의 世界, 잘 모르는 世界를 向해 열려 있는 마음은 언제나 옳다.

이기진 西江大物理學科敎授

#旌善地下 #物理學者들