[밤하늘의 별] 뉴트리노 에 관하여....

목차

뉴트리노 수수께끼
핵 천체물리학의 역사
실험 핵 천체물리
태양에서 일어나는 핵반응 실험
초신성에서 일어나는 핵반응
현재 진행중인 중요한 연구동향

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본문내용

ich)와 다양성자(proton-rich) 핵자들과 같은 극단의 핵반응과 핵프로세스의 이해를 필요로 하는 천체적인 환경이나 시나리오로 흥미가 바뀌었다. 따라서 방사성이온빔(radioactive ion beam)을 만드는 시설물의 개발의 시초는 핵 천체물리학을 하기 위해서가 가장 큰 이유였다고 말할 수 있다. 최근 활발하게 진행되고 있는 세계적인 여러 방사성이온빔 시설을 강력하게 지원하는 것도 핵 천체 물리학자들이다. 허블천체만원경, COBE, ROSAT, Superkamiokande와 같은 새로운 관측기구들 때문에 우주에 대한 관측들이 이제는 전자기스펙트럼에서 다른 여러 파장들 뿐만 아니라 고에너지 입자와 핵반응에 관계된 중요한 감마선 등을 측정하고 있다. 여러 가지 방사성이온가속기 외에도, 새로운 검출기 개발과 지하에서의 실험실을 이용하면서 실험 핵 천체물리학의 지속적인 발전이 가능해졌다. 예를 들면, 이태리에 있는 Gran Sasso지하 실험실에서 LUNA실험은 우리 태양에서 일어나는 가장 적당한 에너지에서 p-p 체인 중 한 반응을 처음으로 효율적으로 측정하였다. 또한 우주 내에는 다양한 관측을 통하여 많은 양의 암흑물질이 있다는 강한 증거들이 있다. "암흑물질"이라는 말은 복사를 하지 않고 중력효과만을 갖는다는 의미이다. 은하성단과 은하회전 곡선의 연구는 소위 암흑물질의 존재를 뒷받침한다. 또한 적어도 양성자, 중성자, 전자가 아닌 다른 기본입자들로 구성된 중입자를 포함하지 않은 암흑물질이 존재한다는 널리 퍼진 증거들도 있다. 이러한 입자들은 대폭발로부터 살아남은 것들임에 틀림없다. 따라서 안정적이거나 우주 나이보다 긴 반감기를 갖고 있을 것이다. 암흑물질의 탐구는 최근에 매우 열정적인 탐구 영역이다. 가장 유력한 암흑물질 후보는 중성미자이다. 액시온과 초대칭 입자들도 또한 후보가 될 수 있다. 만약 암흑물질이 모두 질량을 갖고 있는 중성미자라면 가장 무거운 중성미자는 수 전자볼트보다 더 큰 질량을 가져야만 한다. 암흑물질에 대한 실험이 KIMS(Korean Invisible Mass Search) 그룹 세계 여러 곳에서 진행되고 있다.
물리학은 실험과학이기 때문에 천체물리를 연구하는 데에 있어서도 핵 물리실험은 매우 중요한 역할을 했고 앞으로도 새로운 실험결과에 의해서 많은 공헌을 하리라고 본다. 우주에 대한 많은 지식들은 물리학과 천문학의 발전으로 이루어졌다. 그 중에서도 특히 핵물리는 별들의 생성과 핵원자들의 생성과정과 원자들의 비율에 관한 중요한 정보를 주었다.
태양을 비롯한 수많은 별들은 우리 인간과 같이 태어나고 죽는다. 다시 말해서 수명이 있다는 것이다. 태양도 영원히 빛날 것 같지만 먼 훗날에는 사라지고 만다. 별들은 어떻게 해서 태어나는가. 우주 공간은 별들을 제외하면 아무 것도 없는 것처럼 보이지만 별들과 별들 사이에는 많은 기체와 먼지들이 있는데 이것을 흔히 성간 물질(Intersteller Matter)이라고 부른다.
현대 과학은 우주와 물질에 대한 여러 가지 의문에 대한 해답을 구하는 데 많은 성공을 거둔 바 있지만, 아직까지도 이들 중 많은 부분, 특히 우주와 별들의 진화 과정은 베일에 가려져 있다. 우주에 관한 수수께끼를 풀기 위한 과학자들의 노력은 물리학의 발전에 크게 이바지하였을 뿐만 아니라 나아가 현대 문명의 발전을 이끌어 왔으며, 또한 앞으로도 그러할 것이다.
핵 천체물리학의 발전으로 우리 몸에 있는 수소와 헬륨을 제외한 모든 원소들이 아주 오래 전 초신성과 같은 별들의 핵반응에 의해서 생성되어졌다는 사실을 알게 되었다. 우리에게도 친숙한 천체학자인 Carl Seagan은 어렸을 때 별들에 대해서 너무 궁금한 나머지 도서관에 가서 별들에 관한 책들을 찾고자 사서에게 부탁했다. 그 때 그 사서는 칼 세간에게 헐리우드 스타들에 관한 책들을 보여주었다는 웃지 못할 일화가 있다. Fowler박사는 "We are all star-made"라는 말을 했는데 이 말의 의미는 핵 천체 물리학에서 얘기하는 우리 몸에 있는 거의 모든 원소들이 별로부터 만들어졌다는 의미도 있지만, 또 다른 관점에서 보자면 우리 개개인이 모두 스타라는 자부심을 가지고 살아가야 한다는 의미도 내포하고 있지 않나 생각해 볼 수도 있다. 우리가 그토록 밤하늘에 보이는 별에 관심을 갖고 별에 대한 문학적 작품들이 많은 것도 인간을 만든 원소들이 아주 먼 옛날 별들로부터 왔기 때문에 별에 대한 그리움이 자연스럽게 표출된 것이 아닐까라는 추측도 해보게 된다.

키워드

별,   태양,   태양계,   은하게,   초신성