[과학 이야기] 無에서 물질-반물질 생성 가능

일정한 조건만 충족되면 아무 것도 없는 상태에서 무언가를 만들어낼 수 있다는 획기적인 사실이 이론적으로 입증됐다고 사이언스 데일리가 보도했다.

국내 연구진과 프랑스 과학자들은 초강력 레이저빔과 길이 3.2㎞의 입자 가속기만 있으면 진공을 기본 물질과 반물질 요소로 분리할 수 있으며 이에 따른 연쇄반응으로 입자와 반입자들이 계속 생성될 수 있음을 보여주는 새로운 공식을 개발했다고 물리학 리뷰 저널에 발표했다.

이들은 이 연구의 핵심은 "진공은 무(無)가 아니다"라는 개념이라면서 "물리학자 폴 디랙의 이론에 따르면 진공은 물질과 반물질 입자와 반입자의 결합이다.

이들은 높은 밀도로 뭉쳐 있으나 관찰 가능한 효과가 완전히 상쇄되기 때문에 우리가 인식하지 못하는 것"이라고 지적했다.

연구진은 "물질과 반물질은 정상적인 조건에서 접촉하면 서로를 파괴하지만 강력한 전자기장에서는 이런 상쇄작용이 새로운 입자의 기원이 될 수도 있다. 상쇄의 과정에서 감마선 광자들이 나타나고 이는 새로운 전자와 양전자를 생성할 수 있다"고 설명했다.

감마선 광자는 빛의 고에너지 입자이며 양전자는 전자와 같은 성질을 갖고 있지만 정반대로 양의 전하를 가진 반전자이다.

이번에 발표된 공식은 이 연구를 한 걸음 더 발전시켜 강력한 레이저장이 입자가속기에 투입된 것보다 많은 입자를 만들 수 있음을 보여준 것이다.

이들은 이런 이론을 입증할 소규모 도구를 개발했다고 밝히고 이 연구는 핵융합 반응으로부터 청정 에너지를 생산할 수 있는 관성봉입융합에 이용될 수 있을 것이라고 밝혔다.