암흑 후보물질 '웜프' 과연 존재하나…국내서 검증 신호탄 쐈다

고려대 세종 가속기과학과·IBS 주축 연구단
강원도 양양 지하 700m서 코사인-100실험
"암흑물질 후보 윔프 신호 없음 확인"

결정 상태를 살피고 있는 IBS 지하실험 연구단 연구진. (사진=고려대 세종캠퍼스 제공)

고려대 세종캠퍼스 가속기과학과 및 기초과학연구원(IBS) 지하실험 연구단이 이끄는 '코사인-100 공동연구협력단(이하 코사인협력단)'이 암흑물질을 둘러싼 오랜 논란을 검증할 수 있는 길을 열었다.

코사인협력단은 암흑물질 검출 실험설비를 독자적으로 개발해 암흑물질의 유력한 후보로 알려져 왔던 윔프(WIMP) 입자가 남긴 유일한 흔적을 반박할 데이터를 확보했다.

고려대학교 세종캠퍼스에 가속기과학과 및 IBS 지하실험 연구단은 강원도 양양에 위치한 지하 700m 깊이의 실험실에서 고순도의 결정에 암흑물질이 부딪혔을 때 내는 빛을 토대로 암흑물질의 존재를 규명하기 위한 실험을 시작했다.

코사인 검출기의 모식도.

2016년 10월 20일부터 5일간 진행된 연구진의 코사인-100 실험 초기실험에서 확보한 데이터는 다마 팀이 발견한 신호가 암흑물질에 기인하지 않을 수 있다는 가능성을 제시했다.

이탈리아 그랑사소 지하 1400 미터에서 수행한 다마(DAMA) 실험은, 암흑물질 웜프의 흔적을 찾았다고 유일하게 주장했다.

다마 실험팀이 주장하는 암흑물질 윔프의 신호는 다른 연구팀에 의해 최근까지 검증된 적이 없어, 다마 팀이 관측한 신호가 정말 암흑물질인지에 대한 논란이 과학계에 오랜 화두로 이어지고 있다.

고려대 가속기과학과 박향규 교수 및 기초과학연구원 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.

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

연구진은 향후 추가 데이터를 확보해 5년 내 다마 팀의 주장을 완벽히 검증 혹은 반박할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
세종=임병안 기자 victorylba@

양양 지하실험실(Y2L)의 모습. (사진=고려대 세종캠퍼스 제공)