세계 최초 공개: 최초로 반물질 입자 수송에 성공
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2026-03-27 21:35:13
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- 트럭이 CERN 연구센터 부지를 가로질러 특수 반양성자 용기 운반
- 저에너지 반양성자는 유일하게, CERN 연구센터의 "반물질 공장"에서만 생산 가능.
- 고정밀 측정을 위해 반양성자는 독일의 전문 연구소로 운송되어야 한다.
- 반양성자의 다음 목적지는 CERN에서 약 700km 떨어진 뒤셀도르프 대학교의 특수 연구실
빅뱅으로 인해 동일한 양의 반물질이 생성되었음에도 왜 우리 우주는 물질이 지배적일까? 이는 물리학의 근본적이고 아직 풀리지 않은 질문 중 하나다. 따라서 물리학자들은 반물질 입자의 특성과 행동을 포함하여 이러한 비대칭성의 가능한 원인을 집중적으로 연구하고 있다.
반물질을 이동시켜야 하는 이유
이러한 측정에 필요한 저에너지 반양성자는 전 세계에서 단 한 곳, 제네바 근처에 있는 CERN 연구센터의 "반물질 공장"에서만 생산할 수 있다. CERN의 BASE 협력 시설에서는 이 반양성자를 특수 자기 트랩에 수개월 동안 소멸 없이 보관할 수 있다.
하지만 문제는 CERN이 특히 정밀한 반물질 측정에는 적합하지 않다는 것이다. 뒤셀도르프 하인리히 하이네 대학교의 BASE 대변인 스테판 울머(Stefan Ulmer)는 "반물질 공장의 가속기와 시설에서 발생하는 자기장 변동이 측정 정확도를 제한한다"고 설명했다. 이러한 변동은 10억분의 1 테슬라 미만으로 매우 작지만, 반양성자의 기본 특성 측정 결과에 영향을 미치기에는 충분하다.
이동식 반물질 트랩
따라서 이러한 고정밀 측정을 위한 반양성자는 다른 곳, 예를 들어 독일의 전문 연구소로 운송되어야 한다. 하지만 이 방법은 반물질이 운송 과정 내내 냉각된 상태로 공중에 떠 있는 상태로 유지될 때만 효과가 있다. 반입자가 일반 물질과 접촉하는 순간 서로 소멸하기 때문이다. "그래서 저희는 약 10년 전부터 이동식 반입자 포획 장치를 설계하기 시작했다"고 울머는 설명했다.
BASE-STEP이라고 불리는 이 운송 상자는 냉각된 진공 챔버 안에 초전도 자석을 이용해 반양성자를 공중에 띄워 놓는다. 이 자기 포획 장치는 도로 운송 중 발생하는 진동에도 반물질이 벽에 닿지 않도록 설계되었다. 전체 용기의 무게는 약 850kg으로 트럭에 실을 수 있다.
성공:
반물질은 손상 없이 무사히 이동했다. 이는 물리학자들이 반물질을 지구 반대편으로 성공적으로 수송한 최초의 사례로, 세계 최초다. STEP 프로젝트 책임자인 크리스티안 스모라(Christian Smorra)는 "이는 우리의 목표를 향한 큰 도약이다"고 말했다. 이번 실험을 통해 스위스 CERN에서 다른 유럽 연구소로 반양성자를 수송하는 것이 기술적으로 가능하다는 것이 입증됐다. 이는 반입자를 이용한 더욱 정밀한 측정에 중요한 발걸음이다.
다음 목적지: 뒤셀도르프
반양성자의 다음 목적지는 CERN에서 약 700km 떨어진 뒤셀도르프 대학교의 특수 연구실이다. 하지만 이를 위해서는 BASE-STEP 박스를 업그레이드해야 한다. 스모라는 "지금까지 BASE-STEP에 반양성자를 2주 동안 손실 없이 보관할 수 있었고, 트랩 자체적으로 4시간 동안 수송할 수 있었다"고 설명했다. "하지만 HHU에 있는 우리 연구실까지 가려면 최소 10시간은 걸린다.“
초전도 자석을 그토록 오랫동안 차갑게 유지하려면, 전기로 작동하는 극저온 냉각기가 냉각재인 액체 헬륨을 지속적으로 공급해야 한다. 따라서 운반 차량에는 추가 발전기가 필요하다.
"반물질 운송은 획기적인 사건이다. 우리는 반물질에 대한 이해를 더욱 심화시킬 흥미진진한 과학적 발견 여정의 시작점에 서 있다"고 CERN 연구소장 고티에 하멜 드 몽슈노(Gautier Hamel de Monchenault)는 말했다.
출처: CERN, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Leibniz Universität Hannover
I would be grateful if you could send me an answer to the information mentioned in the previous email.
- 트럭이 CERN 연구센터 부지를 가로질러 특수 반양성자 용기 운반
- 저에너지 반양성자는 유일하게, CERN 연구센터의 "반물질 공장"에서만 생산 가능.
- 고정밀 측정을 위해 반양성자는 독일의 전문 연구소로 운송되어야 한다.
- 반양성자의 다음 목적지는 CERN에서 약 700km 떨어진 뒤셀도르프 대학교의 특수 연구실
세계 최초 공개: 최초의 반물질 수송
트럭이 CERN 연구센터 부지를 가로질러 특수 반양성자 용기 운반
물리학자들이 최초로 반물질 입자 수송에 성공했다. 약 100개의 반양성자가 담긴 특수 용기가 CERN 연구센터 부지를 가로질러 트럭으로 운반되었는데, 반물질은 물질과 접촉해도 소멸되지 않았다. 이번 수송은 CERN의 반물질 생산 시설에서 독일 및 유럽의 다른 전문 연구소로 샘플을 운반할 수 있는 유일한 방법이기 때문에 매우 중요한 성과다.
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| ▲ 이번에 휴대용 반물질 트랩을 이용해 양성자를 처음으로 운반하는 데 성공했다. © CERN |
빅뱅으로 인해 동일한 양의 반물질이 생성되었음에도 왜 우리 우주는 물질이 지배적일까? 이는 물리학의 근본적이고 아직 풀리지 않은 질문 중 하나다. 따라서 물리학자들은 반물질 입자의 특성과 행동을 포함하여 이러한 비대칭성의 가능한 원인을 집중적으로 연구하고 있다.
반물질을 이동시켜야 하는 이유
이러한 측정에 필요한 저에너지 반양성자는 전 세계에서 단 한 곳, 제네바 근처에 있는 CERN 연구센터의 "반물질 공장"에서만 생산할 수 있다. CERN의 BASE 협력 시설에서는 이 반양성자를 특수 자기 트랩에 수개월 동안 소멸 없이 보관할 수 있다.
하지만 문제는 CERN이 특히 정밀한 반물질 측정에는 적합하지 않다는 것이다. 뒤셀도르프 하인리히 하이네 대학교의 BASE 대변인 스테판 울머(Stefan Ulmer)는 "반물질 공장의 가속기와 시설에서 발생하는 자기장 변동이 측정 정확도를 제한한다"고 설명했다. 이러한 변동은 10억분의 1 테슬라 미만으로 매우 작지만, 반양성자의 기본 특성 측정 결과에 영향을 미치기에는 충분하다.
이동식 반물질 트랩
따라서 이러한 고정밀 측정을 위한 반양성자는 다른 곳, 예를 들어 독일의 전문 연구소로 운송되어야 한다. 하지만 이 방법은 반물질이 운송 과정 내내 냉각된 상태로 공중에 떠 있는 상태로 유지될 때만 효과가 있다. 반입자가 일반 물질과 접촉하는 순간 서로 소멸하기 때문이다. "그래서 저희는 약 10년 전부터 이동식 반입자 포획 장치를 설계하기 시작했다"고 울머는 설명했다.
BASE-STEP이라고 불리는 이 운송 상자는 냉각된 진공 챔버 안에 초전도 자석을 이용해 반양성자를 공중에 띄워 놓는다. 이 자기 포획 장치는 도로 운송 중 발생하는 진동에도 반물질이 벽에 닿지 않도록 설계되었다. 전체 용기의 무게는 약 850kg으로 트럭에 실을 수 있다.
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| ▲ 이 트럭은 BASE-STEP 상자에 담긴 반양성자를 CERN 부지 곳곳으로 운반한다. © CERN |
CERN 부지에서의 실용 시험
반물질 운송 상자의 실제 작동 여부는 이번 첫 번째 실용 시험을 통해 입증되됐다. 이 시험에서 BASE 운송 상자에 냉각된 반양성자 약 100개를 채우고 트럭에 실었다. 트럭은 CERN 부지를 가로질러 이동한 후 반양성자를 연구소로 다시 가져왔다.
성공:
반물질은 손상 없이 무사히 이동했다. 이는 물리학자들이 반물질을 지구 반대편으로 성공적으로 수송한 최초의 사례로, 세계 최초다. STEP 프로젝트 책임자인 크리스티안 스모라(Christian Smorra)는 "이는 우리의 목표를 향한 큰 도약이다"고 말했다. 이번 실험을 통해 스위스 CERN에서 다른 유럽 연구소로 반양성자를 수송하는 것이 기술적으로 가능하다는 것이 입증됐다. 이는 반입자를 이용한 더욱 정밀한 측정에 중요한 발걸음이다.
다음 목적지: 뒤셀도르프
반양성자의 다음 목적지는 CERN에서 약 700km 떨어진 뒤셀도르프 대학교의 특수 연구실이다. 하지만 이를 위해서는 BASE-STEP 박스를 업그레이드해야 한다. 스모라는 "지금까지 BASE-STEP에 반양성자를 2주 동안 손실 없이 보관할 수 있었고, 트랩 자체적으로 4시간 동안 수송할 수 있었다"고 설명했다. "하지만 HHU에 있는 우리 연구실까지 가려면 최소 10시간은 걸린다.“
초전도 자석을 그토록 오랫동안 차갑게 유지하려면, 전기로 작동하는 극저온 냉각기가 냉각재인 액체 헬륨을 지속적으로 공급해야 한다. 따라서 운반 차량에는 추가 발전기가 필요하다.
"반물질 운송은 획기적인 사건이다. 우리는 반물질에 대한 이해를 더욱 심화시킬 흥미진진한 과학적 발견 여정의 시작점에 서 있다"고 CERN 연구소장 고티에 하멜 드 몽슈노(Gautier Hamel de Monchenault)는 말했다.
출처: CERN, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Leibniz Universität Hannover
I would be grateful if you could send me an answer to the information mentioned in the previous email.
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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