보도에 따르면 16개국 과학자들로 구성된 스위스 제네바의 유럽입자물리연구소(CERN) 국제연구팀은 2011년 국제우주정거장(ISS) 외부에 설치된 '알파자기분광계(AMS)'를 통해 암흑물질의 상호작용 과정에서 배출되는 '양전자(positron)'를 포착하는 데 성공했다.
과학자들은 우주 미립자 광선을 측정하기 위해 설치된 이 탐지기를 통해 지난 1년반 동안 암흑물질 충돌시 나타나는 반물질인 양전자 40만개를 발견했다.
연구팀을 이끄는 새뮤얼 팅 MIT 교수는 "18개월 동안 약 250억개의 소립자 이벤트를 관찰했으며 이 중 약 80억개가 전자와 그 반물질 짝인 양전자였다"고 설명했다.
그동안 과학자들은 우주가 빠르게 순환하면서도 서로 흩어지지 않는 응집력을 지니고 있음을 설명하기 위해 강력한 중력의 힘을 갖지만 눈에 보이지 않는 암흑물질과 암흑 에너지 등이 우주를 채우고 있다고 추정해왔다. 과학자들은 은하와 은하단의 움직임, 빅뱅의 잔광 등을 관측해 일반물질은 우주의 4.9%를 구성하는 데 그치고 암흑물질과 암흑 에너지가 각각 26.8%, 68.3%를 채우고 있다고 봤다.
암흑물질의 경우 아직 구성요소를 규명하지는 못했지만 물질이자 반물질인 '거대질량 소립자(WIMPㆍ윔프)'로 구성됐다는 가설을 제시하고 있다. 두 개의 윔프가 만나면 상쇄작용이 일어나고 충돌과정에서 전자(electron)와 양전자가 방출된다.
연구팀에서 찾아낸 것이 암흑물질 자체는 아니지만 암흑물질 입자들이 상쇄될 때 생기는 양전자의 에너지 수준을 포착했다는 점에서 새로운 물리현상에 대한 기대감을 높이고 있다. 하지만 이번에 발견된 양전자 신호가 암흑물질이 아니라 다른 천문현상에서 온 것일 가능성도 배제할 수 없다는 의견도 제기된다.
CNBC는 "과학자들은 우주에서 발견한 증거를 보강하기 위해 땅속에서 별도 실험해 이를 입증해야 한다고 보고 있다"며 "실제 크세논이나 게르마늄 등 무거운 액체를 사용해 충돌 증거를 보다 면밀히 포착할 수 있는 실험이 지하에서 진행되고 있다"고 말했다.
브라운대의 물리학자인 시몬 피오루치는 "만약 AMS가 찾아낸 에너지 신호가 암흑물질에서 왔다면 암흑물질 존재의 입증은 물론 이들이 존재하는 질량의 영역을 좁히는 데도 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.
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