[과학 이야기] '높은 곳 시간 빨리 간다'…일반상대성이론 검증 시작

수백 고층빌딩 꼭대기에서는 지상보다 시간이 빨리 갈까?

중력의 크기에 따라 시간의 흐름이 달라진다는 물리학자 아인슈타인의 일반상대성이론을 검증하기 위한 실험이 시작됐다. 일본 언론에 따르면 가토리 히데토시 도쿄 대학 교수 연구팀은 일반상대성이론을 생활주변에서 확인하기 위한 실험에 착수했다. 연구팀은 2일 밤부터 3일 새벽 사이에 걸쳐 450 높이인 도쿄 스카이트리 전망대와 1층 회의실에 각각 초정밀 광격자시계를 설치했다. 2곳의 시간 흐름의 차이를 측정하기 위해서다.

광격자시계는 높이가 1㎝ 차이 나는 곳의 시간 흐름 차이도 검출해 낼 수 있는 초고정밀 시계다. 가토리 교수 등이 2005년에 개발한 광격자시계는 160억년에 1초밖에 차이가 나지 않는다고 한다. 한국표준과학연구원도 지난 2014년 미국, 일본에 이어 세계에서 3번째로 "이터븀(Yb)" 원자로 만든 광격자시계를 개발했다고 발표했다. 광격자시계를 소형화해 연구실 밖 일상생활 공간에서 시간의 흐름 측정을 시도하기는 도쿄대학이 처음이다.

물리학계에서는 시간과 공간이 왜곡돼 우주에 전달되는 "중력파"를 검출해낸 과학자가 작년 노벨물리학상 수상자로 선정되는 등 고도의 실험.관측기술 확립을 통해 시간이 어디에서나 똑같이 흐른다는 일반의 상식을 뒤엎는 연구성과가 잇따라 보고되고 있다.

아인슈타인은 일반상대성이론에서 시간의 흐름은 중력의 크기에 따라 달라진다고 주장했다. 지표에서 멀어질수록 중력이 약해지기 때문에 시간의 흐름이 빨라진다는 것이다. 이 이론에 따르면 지상 450 높이에서는 하루에 4나노(나노는 10억분의 1)초의 차이가 난다. 가토리 교수는 이론상 스카이트리 전망대에 설치한 시계가 1층 회의실에 설치한 시계 보다 1개월에 약 1억분의 13초 빨리 간다는 사실을 이번 실험에서 증명할 수 있을 것이라고 말했다.