NASA는 정말로 평행 우주를 발견한 걸까?

2020년 5월 NASA의 과학자들이 평행 우주를 발견했다는 보도가 있었습니다.

국내에서는 크게 이슈가 되지는 않았지만, 해외에서는 아주 대대적으로 보도가 되었죠.

이번의 평행 우주 논란은 남극의 땅속에서 나오고 있는 이상한 신호를 발견하면서 시작되었는데요.

NASA는 정말 평행 우주를 발견한 걸까요?

왜 이러한 논란이 일어나게 된건지, 그리고 진실은 무엇인지 알아보도록 하겠습니다.

 

 

중성미자는 우주에서 가장 풍부한 아원자 입자입니다.

이들은 질량이 매우 낮고 물질과의 상호 작용이 거의 없기 때문에 탐지하기가 아주 어렵죠.

지금 이 순간에도 중성미자는 끊임없이 지구로 쏟아져 내려오고 있습니다.

하지만 물질과 거의 상호 작용하지 않기 때문에 그대로 지구를 통과해 지니가고 있습니다.

매초 약 100조 개의 중성미자가 우리의 몸을 통과해 지나가고 있을 것으로 추정되고 있죠.

 

하지만 강력한 폭발 등으로 인해 발생된 중성미자는 아주 높은 에너지를 가지고 있어서 다른 물질들과 상호 작용할 가능성이 높습니다.

과학자들은 이러한 중성미자를 이해하기 위해 남극에서 아주 특별한 실험을 진행하고 있는데요.

가장 대표적인 중성미자 실험으로 ANITA(Antarctic Impulsive Transient Antenna)를 들 수 있습니다.

ANITA는 무선 안테나가 설치된 헬륨 풍선으로, 우주에서 내려온 중성미자가 남극 대륙의 얼음과 부딪혀 형성된 2차 입자를(Askaryan 효과) 감지할 수 있게 설계되었습니다.

실험이 진행되던 어느날, 과학자들은 ANITA의 데이터에서 이상한 신호를 발견했는데요.

이 데이터는 아주 높은 에너지의 중성미자가 우주가 아닌 반대로 지상에서 나오고 있는 것처럼 보였습니다.

과학자들은 오랫동안 중성미자를 연구해 왔지만, 이러한 현상을 본적도 없었고 또 이해할 수도 없었습니다.

암흑 물질에서 비활성 중성미자에 이르기까지 다양한 가설이 제기되었지만, 끝내 이러한 현상을 설명할 수 없었죠.

그리고 몇몇 과학자들은 ANITA 사건을 계기로 평행 우주의 잠재력에 대한 논문을 발표했습니다.

(https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.251301)

문제는 언론이 이 연구 논문을 이용해 비정상적인 중성미자의 발견이 반물질 우주인 대칭 우주 모델과 관련이 있다는 기사를 내면서 시작되었습니다.

이들은 이러한 현상을 설명하려면 우리 우주와 평행하게 존재하는 우주가 존재해야 한다고 결론내렸죠.

즉, 지구에서 나오는 중성미자는 시간이 반대로 흐르고 있는 세계를 증명해주는 확실한 증거라는 겁니다.

이후 많은 언론들이 이 기사를 대대적으로 보도하기 시작했고, 과학자들은 이러한 기사에 대해 가장 가능성이 낮은 해석 중 하나일 뿐이라고 일축했습니다.

그리고 과학자들은 언론들의 기사에 대해서 하나씩 반박하기 시작했는데요.

이번의 평행 우주 논란을 일으켰던 이상한 중성미자는 사실 지구 자체에서 나온 것이 아니었다는 겁니다.

과학자들은 ANITA가 감지한 신호가 남극 대륙에 있는 만년설과 관련이 있다고 말했죠.

만년설은 얼음이 될 수 있을 정도로 밀도가 높지 않기 때문에 넓은 범위에 걸쳐 표면 아래에 일정한 영역을 가질 수 있습니다.

ANITA에서 발견된 이상한 신호는 사실 고 에너지의 우주선(Cosmic ray)이 이 영역에서 반사되어 감지된 결과였다는 겁니다.

이번 ANITA 사건에서 가장 이상했던 점은 이 신호가 일반적이지 않은 두 가지의 특징을 가지고 있었다는 겁니다.

하나는 지구에서 올라왔다는 것, 그리고 또 하나는 아주 높은 에너지를 가지고 있다는 것 말이죠.

일반적으로 중성미자는 이러한 두 가지 특징을 가질 수가 없습니다.

높은 에너지의 중성미자는 물질과 매우 강하게 상호 작용하기 때문에, 지구 자체가 중성미자를 흡수했어야 하기 때문입니다.

즉, 우리가 알고 있는 물리학에서는 이처럼 높은 에너지와 방향을 조화시키는 것이 불가능합니다.

그래서 과학자들은 이번의 사건이 지구에서 나온 중성미자에 의한 것이 아니라고 결론내렸습니다.

 

하지만 재미있게도 모든 과학자들이 이에 동의하고 있는 것은 아닙니다.

그 이유는 ANITA에 의해 포착된 데이터가 왜곡이 없이 매우 일관되고 깨끗했다는 거죠.

이들은 전파 광학 장치를 사용하여 지표면 아래 반사체를 광범위하게 시뮬레이션했는데요.

그 결과 이곳에서 나오는 신호가 일관되거나 깨끗하지 않았고 항상 왜곡이 발생했습니다.

따라서 ANITA에서 감지된 신호가 단순히 지표면 아래에서 반사된 입자가 포착된 것이 아니라는 겁니다.

흠...상황이 조금 복잡해지는 것 같네요.. 

암튼, 지금까지의 결론은 이것이 정확히 무엇인지는 아직 모른다는 겁니다.

많은 과학자들이 이를 해명하기 위해 노력하고 있지만, 좀더 정확한 결과를 얻기 위해서는 다음 실험을 기다려봐야 할 것 같습니다.

그 일환으로 과학자들은 남극 대륙 표면의 특성까지 검증할 수 있는 장비를 준비하고 있죠.

 

과연 ANITA가 감지했던 이 신호의 정체는 무엇이었을까요?

아직까지는 반사된 우주선이었을 가능성이 더 높지만, 일단 다음 실험 결과를 기다려봐야 할 것 같습니다.

 

 

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