올 여름, 과학자들은 평행 우주의 입구를 찾는다. [신박과학]

 

 

미국 오크리지 국립 연구소의 물리학자인 레이 부루사드 씨는

올 여름 아주 파격적인 실험을 준비중에 있습니다.

 

이 실험은 바로 평행 우주와 그 입구(포털)의 존재를

세계 최초로 증명하려고 하는 시도입니다.

 

그리고 이 실험은 미국 NBC를 비롯해서

수많은 미디어들의 커다란 관심을 받고 있습니다.

 

--

우리가 생각하는 평행 우주는

우리의 세계가 아닌 평행선 상의 다른 세계를 의미하며

이곳에는 또 다른 나 자신이 존재할 수도 있다고 생각합니다.

 

하지만 브루사드 연구원은 평생 우주는 사실

진동이나 거울 같은 것이라고 말합니다.

 

이러한 거울 우주설은

평생 우주를 설명하는 가설 중에서 비교적 최근에 만들어진 가설인데요

이 거울 우주는 한마디로 말해 빅뱅 이후,

우리의 우주와는 다르게 독립적으로 진화되어온 완전히 다른 우주를 말합니다.

 

그리고 이 거울 우주에도 우리의 우주에 있는 모든 물리 법칙이 똑같이 존재하며

우리의 우주처럼 다양한 천체들도 존재하고 있을 것으로 생각하고 있죠.

 

그렇다면, 뭔가 SF영화에서나 나올 법한 이 거울의 세계와 그 입구를 도대체 어떻게 찾는다는 걸까?

 

부루사드 연구원은

거울의 세계를 찾기 위한 실험은 생각보다 간단한 실험이 될 것이라고 말합니다.

 

이 실험의 내용은 대략 이렇습니다.

다양한 자기장을 가지고 있는 벽으로 이루어진 터널 안에서

벽을 행해 수십억 개의 중성자 빔을 발사하게 됩니다.

 

기존의 물리학 이론에 의하면

이 중성자 빔은 이 자기장의 벽을 절대로 통과할 수 없고 해서도 안 됩니다.

만약 이 벽 뒤에서 중성자 빔 일부가 검출된다면

이들이 거울 우주의 세계를 통해 넘어온 것이라는 아주 강력한 증거가 될 것입니다.

 

그런데 중성자가 거울 우주를 지나왔다는 것은

정확히 어떤 의미일까?

 

원자의 핵속에 존재하는 중성자는

완벽한 안정 상태에 있지만

핵 밖으로 나오게 되면 양성자 전자 반중성미자로 분해됩니다.

 

이렇게 밖으로 나온 자유 중성자가 붕괴되는 시간은

어떠한 환경에서든 정확하게 일치해야 하죠.

 

하지만 1990년대 이루어졌던 중성자의 분해 관측 실험에서

중성자가 붕괴되는 시간이 매번 다르다는 것을 발견하게 됩니다.

그래서 부루사드와 그녀의 연구팀은

중성자가 붕괴되는 시간을 정확히 측정해 보기로 마음 먹었습니다.

 

이들은 자유 중성자의 붕괴 시간을 측정하기 위해 두 가지의 방법을 사용했는데요

첫 번째는 보틀 트랩(병덫) 이라고 하는 장치 속에서

중성자가 붕괴되는 시간을 측정하는 것이고

두 번째는 원자로 안에서 생성된 중성자가 붕괴되는 시간을 각각 측정하는 것입니다.

 

실험 결과 연구팀은 원자로 안에 있던 중성자가 붕괴되는데 걸린 시간을 14분 48초로 관측했고

보틀 트랩 안에 있던 중성자의 경우는 14분 38초가 걸렸다는 것을 확인했습니다.

 

뭐 10초 차이가 별거 아니라고 생각할 수도 있겠지만

이론적으로 이런 결과가 나와서는 절대 안됩니다.

그 차이는 무조건 0이 되어야만 하죠.

모든 중성자는 실험 환경과 방법에 따라 조금도 영향을 받아서는 안됩니다.

 

그런데 어째서 이러한 오차가 발생하게 되는 걸까?

캘리포니아 대학 샌디에고의 입자 물리학자인 벤자민 그라인스타인은

“이러한 불일치에 대해서 매우 심각하게 생각합니다.”라고 말하며

중성자가 붕괴할 때 일부가 양자 이외의 입자,

예를 들면 아직 관측할 수 없는 암흑 물질 등으로 분해된다라는 가설을 만들었습니다.

 

하지만 이를 뒷받침할 만한 결과는 전무하죠.

그래서 최근에 등장한 것이 바로 거울 우주 가설입니다.

 

이 가설은 페테르부르크 핵물리연구소의 아나톨리 세레브로프 박사가 10년 전에 만든 가설로

중성자가 때때로 거울 세계로 넘어가 거울 중성자로 변화된다는 가설입니다.

 

거울 세계로 넘어간 중성자는 관측할 수 없기 때문에

중성자의 일부가 그냥 사라진 것처럼 보이게 되는 것이죠.

 

이는 앞서 소개한 실험 등에서 중성자 붕괴의 시간 단축으로 나타나게 됩니다.

오크리지 국립 연구소는 이번의 실험을 위해 85메가 와트의 원자로를 준비하고 있습니다.

 

실험 자체는 하루의 시간이면 충분하지만

역시 가장 중요한 것은 중성자가 거울 세계를 통과했다는 것을 입증할만한 결과를 얻을 수 있는 지의 여부입니다.

 

그리고 이 실험은 올해 여름이 가기 전에 완료될 예정이라고 합니다.

만약 오크리지 국립 연구소의 이번 실험에서 평행 세계의 입구를 발견하게 된다면

그것은 현대 물리학을 수정해야 할 정도로 과학계에 엄청난 큰 사건이 될 것입니다.