<사진. KISTI 미리안 사진자료
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

유령 입자에 의해 드러난 태양발전의 원천

우리는 알아차리지 못한다. 그러나 pp 중성미자는 다른 중성미자들보다 더 적은 에너지를 운반하기 때문에 훨씬 더 반응이 없다.

그런데 이번에 이탈리아의 그란 사소(Gran Sasso)에서 수행된 보렉시노(Borexino) 실험에서 몇 개가 포착되었다. 연구팀은 액체 섬광체로 가득찬 구형 탱크를 이용하여 여러 해 동안 pp 중성미자를 탐색해왔다. 섬광체는 중성미자에 의해 방출되는 것과 같은 이온화 복사선에 부딪쳤을 때 섬광을 발생시킨다. 그러한 섬광의 수, 즉 중성미자의 수를 세는 2,000개 이상의 검출기들이 탱크를 감시하고 있다. 우주선과 지구로부터 나오는 복사선과 같은 잘못된 신호들로부터 탱크를 차단하기 위해서, 탱크는 1킬로미터 이상의 지하에 있다. 검출기를 제적하는데 사용된 재료들 또한 방사성이 매우 약간 있기 때문에, 연구팀은 지속적으로 섬광체를 정화해야 한다.

이들의 노력이 성과를 냈다. 연구팀은 매일 보렉시노에 부딪치는 약 90개 정도의 pp 중성미자를 검출했던 것이다. 이러한 결과는 제곱센티미터의 지구에 매초마다 약 660억 개를 퍼부을 정도로 충분한 양의 pp 중성미자를 태양이 발생한다는 것을 의미한다. 이러한 숫자는 표준 태양 모형의 예측값과도 일치한다. 물리학자들은 햇빛을 관찰함으로써 그 숫자를 추정했었지만, 광자들이 태양 중심부로부터 나오는 데에는 수십만 년이 걸리기 때문에, 그것은 지금 일어나는 일에 대한 척도가 아니다. 중성미자는 태양을 바로 통과하기 때문에, 우리에게 도달하는데 8분이 걸리는 최신의 신호를 제공한다. “이번 연구는 표준 태양 모형이 올바른 길을 가고 있다는 것을 다시 확인하는 것이며 태양 내부에서의 에너지 생산과 운송을 설명하는 훌륭한 연구다. 정말 대한한 업적”이라고 UCLA의 앤드류 렌쇼(Andrew Renshaw)는 말했다. 그는 이번 연구에 참여하지는 않았다.

pp 중성미자에 대한 연구는 다른 불가사의들을 밝힐 수도 있을 것이다. 과거의 연구에서 태양에서의 2차 반응에 의해 생긴 고에너지 중성미자들이 검출되었고, 서로 다른 3가지 유형들 사이에서 변형된다는 것이 증명되었다. 왜 이런 과정이 일어나는지를 우리는 아직도 완전히 이해하지 못하고 있지만, 보렉시노가 도움이 될지도 모른다. “이번 측정으로 표준모형 이상의 물리학에 대해 더 우수한 제한을 가하는 것이 가능할 것”이라고 렌쇼는 말했다.

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