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암흑물질 둘러싼 오랜 논란 검증 신호탄 쐈다

2018.12.06 과학기술정보통신부

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암흑물질 둘러싼 오랜 논란 검증 신호탄 쐈다
- IBS 지하실험연구단, “암흑물질 후보 윔프(WIMP) 신호 없음 확인” -
-민감도 높인 검출기 자체제작 성공, 이탈리아 다마 실험 반증 데이터 확보 -

□ 기초과학연구원(IBS) 지하실험 연구단이 이끄는 코사인-100 공동연구협력단^*이 암흑물질을 둘러싼 오랜 논란을 검증할 수 있는 길을 열었다.
* 코사인-100 국제공동연구협력단 : 암흑물질을 탐색하는 코사인 실험을 운영하기 위해 구성된 국제공동연구진(이번 연구에 국내외 15개 기관 50명의 연구자가 참여)

o 연구진은 이번에 암흑물질 검출 실험설비를 독자적으로 개발하여, 암흑물질의 유력한 후보로 알려져 왔던 윔프(WIMP) 입자^*가 남긴 유일한 흔적을 반박할 데이터를 확보하는데 성공했다.

* 윔프(WIMP, Weakly Interaction Massive Particle) : 약하게 상호작용하는 무거운 입자라는 뜻으로 故 이휘소 박사의 유고논문(1977년)에서 그 아이디어가 시작됐다.

o 과학기술정보통신부(장관 유영민)와 IBS(원장 김두철)는 이번 연구성과가 네이처(Nature, IF 42.351) 온라인 판에 12월 06일 새벽 3시(한국시간) 게재되었다고 밝혔다.

□ 우주의 26.8%를 차지할 것으로 추정되는 암흑물질은 아직까지 그 존재가 규명되지 않았다.
o 암흑물질의 발견이 곧 노벨상 수상으로 여겨질 정도로 학계의 관심이 높지만, 지금까지 암흑물질의 흔적이 발견된 건 이탈리아 그랑사소 입자물리연구소의 다마(DAMA) 실험이 유일하였다.

o ‘98년 첫 실험 이후 다마 팀은 20년 동안 암흑물질 윔프의 신호를 포착했다고 주장하고 있다. 하지만 다른 연구팀에 의해 검증된 적이 없어다마 팀이 관측한 신호가 정말 암흑물질인지에 대한 논란이 이어지고 있다.

□ IBS 지하실험 연구단은 강원도 양양에 위치한 지하 700m 깊이의 실험실에서 2016년부터 다마 팀의 실험을 검증하기 위한 코사인-100 실험^*을 시작했다.
* 코사인-100 실험 : 고순도의 결정에 암흑물질이 부딪혔을 때 내는 빛을 토대로 암흑물질의 존재를 규명하기 위한 실험이다.

o 그간 세계 유수의 연구팀들도 고순도 결정 제작기술과 높은 차폐 성능 구현이 어려워서 다마 실험의 완벽 재현에는 실패해 왔다. 연구진은 다마 팀과 동일한 결정을 이용하는 검출기를 독자 개발하여 제작하는 데 성공했다.

o 다마 팀에 비해 안정적인 검출환경도 조성했다. 고체 차폐체에 액체 섬광체를 추가한 이중 차폐 설계를 도입해 외부의 잡신호를 줄이는 동시에 결정 내부에서 만들어진 방사능도 줄였다. 또 기계학습을 접목해 인공지능으로 잡신호를 골라낼 수 있는 기술도 추가했다.

o 이번 논문은 코사인-100 검출기가 초기 59.5일(2016.10.20.~12.29)간 확보한 데이터를 분석한 결과를 토대로 쓰였다.

□ 연구진의 코사인-100 실험 초기실험(‘16.10.20.~12.29, 59.5일간)에서 확보한 데이터는 다마 팀이 발견한 신호가 암흑물질에 기인하지 않을 수 있다는 가능성을 제시했다.

o 이현수 부연구단장은 “암흑물질의 발견은 우리가 알고 있는 모든 물리지식에 영향을 줄 놀라운 사건”이라며 “다마 실험을 완벽히 재현할 검출기를 자체 개발해서, 독립적인 실험을 시작했다는 것 자체에 학계가 주목했다”고 말했다.

o 또한, 연구진은 향후 추가 데이터를 확보해 5년 내 다마 팀의 주장을 완벽히 검증 혹은 반박할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

“이 자료는 과학기술정보통신부의 보도자료를 전재하여 제공함을 알려드립니다.”

<자료출처=정책브리핑 www.korea.kr>

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