중성미자의 질량이 갖는 의미

Neutrino in a hydrogen bubble chamber 출처:https://www.flickr.com/photos/argonne/8486486738

노벨 물리학상 수상공적인 '중성미자가 질량을 가지고 있음을 나타내는 중성미자 진동의 발견'

중성미자는 우주를 구성하는 기본입자의 하나로 다양한 연구를 통해 중성미자는 빛의 속도로 움직이고 질량은 0이라고 가정하여 물리학의 이론체계가 완성되었다.

그런 가운데 세계 최대의 중성미자 관측장치 슈퍼 카미오칸데가 완성되면서 놀라운 발견을 하게 된다. 지구 뒤편 대기권에서 생성된 중성미자는 지구를 지나가는 사이에 종류가 변화하고 있는 것으로 나타났다. 이 변화는 중성미자 진동이다.

Construction Super-Kamiokande Neutrino Observatory 출처:https://www.flickr.com/photos/caseorganic/3277746347

상대성이론에 따르면 한 물질이 빠르게 움직이면 상대적으로 주변 물질이 느리게 움직이는 것처럼 보인다. 이윽고 물질의 속도가 광속에 도달하면 주위의 것은 움직이지 않게 되어 시간이 멈춰 있는 것처럼 보인다. 이 때 물질은 다른 것들로 변할 수 없다. 변화에는 반드시 시간이 필요하기 때문이다.

중성미자가 변화한다는 것은 광속보다 느린 속도로 움직이고 있음을 나타낸다. 그리고 질량을 가지지 않는 것은 광속으로 움직이고 질량을 가지는 것은 광속에 도달할 수 없다는 사실을 알고 있으므로 중성미자는 질량을 갖는 것으로 생각되는 것이다. 그래서 중성미자 진동이 질량의 증거가 된 것이다.

널리 받아들여지고 있던 물리학의 근저를 뒤집어 우주의 견해를 재검토하는 발견이었다. 향후 연구에도 주목이 모일 것이다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- ニュートリノが質量をもつとは
https://www.sci.kyoto-u.ac.jp/ja/academics/programs/scicom/2015/201510/01