물리학의 꿈인 ‘표준모형’ 완성에 우리나라가 본격 뛰어든다.
원자력 발전소 부근에 중성미자 검출기를 구축, 표준모형의 최대 난제인 중성미자 질량 규명을 주도하는 것이다. 90억원이 드는 이번 연구는 우리나라가 기초연구분야에 대한 투자를 크게 늘리고 있음을 보여주는 사례다.
과학기술부 김창우 기초연구지원과장은 7일 “3월부터 4년간 90억원을 들여 영월이나 울진 원전 부근에 중성미자 검출장비를 설치, 2010년부터 중성미자의 질량을 규명하는 실험을 시작할 것”이라고 말했다. 지역은 아직 확정되지 않았지만 원전 가까이 금정산이 있어 터널을 뚫기 쉬운 영광이 유력하다.
이번 중성미자 검출설비 구축사업은 원전 인근에 터널을 뚫고 각 150㎙, 1.5㎞ 지점에 2기의 검출장비를 설치하는 것이다. 두 검출기에서 원전에서 나오는 3가지 종류의 중성미자(전자중성미자, 타우중성미자, 뮤온중성미자)의 양을 비교하면 3가지 중성미자 사이의 질량차를 가늠할 수 있게 된다.
세상을 구성하는 모든 입자의 목록과 상호관계를 하나의 모델로 설명하고자 하는 표준모형은 중성미자의 질량이 없다는 전제에서 출발한 것이어서 중성미자의 질량이 밝혀지면 보다 완전한 표준모형으로 수정될 전망이다.
연구는 서울대 물리학과 김수봉 교수가 주관하고 일본 미국 등 15개국 정도가 참여하는 국제 공동연구로 진행될 계획이다. 일본의 경우 1조원 이상을 들여 중성미자 가속기를 짓고 250㎞ 떨어진 슈퍼카미오칸데 검출기에서 중성미자를 관측하는 실험을 2004년 수행했었다.
우리나라는 원전이 몰려있는 특성을 활용해 훨씬 낮은 비용의 실험 구축이 가능하고 슈퍼카미오칸데 실험보다 100배나 정밀해 정확한 변환상수(질량차이)를 측정할 것으로 기대된다. 중성미자 연구는 1988년 1995년 2002년 세 번이나 노벨상 수상자를 배출했고, 슈퍼카미오칸데 실험을 이끈 고시바 마사토시(小柴昌俊) 박사가 그 중 하나다.
김희원 기자 hee@hk.co.kr
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