돈워리비해피

1.036GHz. 이 숫자 하나 때문에 대전의 한 연구실이 몇 달을 매달렸습니다. 국내 연구진이 우주 질량의 85%를 차지한다는 암흑물질, 그중에서도 '액시온' 후보 신호를 잡았다는 소식이 들려왔거든요.  결과부터 말하면 이 신호는 진짜가 아니었습니다. 그런데 이 '가짜를 걸러낸 과정' 자체가 진짜 성과라는 게 이번 연구의 핵심입니다. [암흑물질 구조] 액시온이란 무엇인가 CP 대칭성 문제 액시온(axion)은 실제로 관측된 입자가 아니라, 물리학의 오래된 난제를 풀기 위해 이론적으로 제안된 가상의 입자입니다. 여기서 말하는 난제란 'CP 대칭성 문제'인데, 강한 상호작용 이론에서는 물질과 반물질의 대칭이 깨져야 정상인데 실제 실험에서는 그 깨짐이 전혀 관측되지 않는다는 물리학계의 오랜 숙제입니다. 이 문제를 설명하기 위해 등장한 게 액시온이고, 매우 가볍고 전기적으로 중성이며 일반 물질과 거의 반응하지 않는다는 특징 때문에 암흑물질의 유력한 후보로 꼽힙니다. 암흑물질(dark matter)이란 눈에 보이지 않지만 중력적인 영향으로 존재가 추정되는 물질로, 우주 전체 질량의 상당 부분을 차지하는 것으로 알려져 있습니다. 제가 25년 넘게 전자회로를 설계하면서 별의별 신호를 다 걸러봤지만, 이론상으로만 존재하는 입자를 마이크로파 신호 하나로 잡아내겠다는 발상 자체가 솔직히 처음 접했을 때는 예상 밖이었습니다.  회로 설계자 입장에서 보면 신호 대 잡음비를 극한까지 끌어올려야 하는 작업이거든요. 요약 — 액시온은 CP 대칭성 문제(물질·반물질 비대칭이 실험에서 안 나타나는 현상)를 설명하려고 제안된 가상 입자이며, 암흑물질의 유력 후보입니다. IBS 공진기 실험 방식과 극저온 환경 액시온을 검출하려면 강한 자기장과 극저온 환경 속에서 공진기를 이용해 극도로 미약한 전자기 신호를 포착해야 합니다. 공진기란 쉽게 말하면 금속으로 만든 울림통 장치로, 특정 주파수의 신호를 증폭시켜 감지하기...