중국 Juno 검출기, 지하 연구소에서 첫 중성미자 측정 결과 발표

중국 지하 깊은 곳에 건설된 거대한 검출기가 포착하기 어려운 입자인 중성미자에 관한 새로운 데이터를 제시하며 첫 유의미한 과학적 결과를 발표했다.

Jiangmen Underground Neutrino Observatory, 즉 JUNO는 8월부터 정보를 기록하기 시작했다. 이 시설의 임무는 빅뱅 이후 존재해 온 초기 우주의 극히 작은 입자인 중성미자를 연구하는 것이다. 수조 개의 중성미자가 매초 인체를 해를 끼치지 않고 통과하지만, 질량이 거의 0에 가까워 탐지가 매우 어렵다.

수요일 학술지 Nature에 발표된 연구에서 JUNO 협력단은 첫 두 달간의 운영 결과를 보고했다. 연구진은 이 데이터가 중성미자가 우주 공간을 이동하는 동안 플레이버로 알려진 세 가지 유형 사이에서 어떻게 변하는지에 관해 지금까지 나온 것 중 가장 정확한 측정값에 속한다고 밝혔다.

"앞으로 더 흥미로운 결과가 나올 것이라는 기대를 정말 갖게 한다"고 이번 연구에 참여하지 않은 Duke University 물리학자 Kate Scholberg는 말했다.

JUNO의 원형 검출기는 지표면 아래 2,297피트, 즉 700미터 지점에 있다. 이 검출기는 인근 두 원자력발전소의 반응에서 생성되는 반중성미자를 연구한다. 반중성미자는 중성미자의 거울상 같은 대응 입자이며, 연구자들은 이를 이용해 중성미자의 행동을 더 자세히 이해한다.

반중성미자가 장비 내부의 입자와 충돌하면, 그 상호작용으로 측정 가능한 빛의 섬광이 발생한다.

연구자들은 JUNO가 입자물리학의 주요 질문, 즉 세 가지 중성미자 플레이버의 질량이 어떻게 비교되는지를 해결하는 데 도움이 되기를 기대하고 있다. 과학자들은 두 플레이버의 질량이 서로 가깝고 세 번째는 다르다고 보지만, 그 한 쌍이 예외적인 하나보다 더 무거운지 가벼운지는 아직 확인하지 못했다.

첫 결과가 그 수수께끼를 풀지는 못한다. 그러나 이는 검출기의 민감도를 입증하며, 중성미자 플레이버와 그 질량을 구분하는 "더 미세한 파문을 시험할 수 있을 것"임을 보여준다고 연구 공동 저자이자 JUNO 협력단 구성원인 Liangjian Wen은 말했다.

다른 두 대형 중성미자 프로젝트인 일본의 Hyper-Kamiokande와 미국의 Deep Underground Neutrino Experiment는 향후 10년 안에 데이터 수집을 시작할 것으로 예상된다. 과학자들은 별도의 방법을 통해 이 실험들의 결과를 JUNO와 비교할 계획이다.