과학자들이 우주의 첫 번째 물질을 재현하자 이 물질이 나타났습니다.

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우주는 수 많은 물질들로 가득차 있습니다.

 

별, 행성 그리고 우주에 퍼져있는 먼지 등을 비롯해 아주 다양한 물질들이 우주에 존재하고 있죠.

 

이렇게 수 많은 우주의 물질들은 모두 빅뱅이라는 사건 이후에 만들어졌을 것으로 생각되고 있습니다.

 

그렇다면 빅뱅 이후에 가장 먼저 만들어진 물질은 무엇이었을까요?

 

최근 과학자들은 우주의 첫 번째 물질을 재현하고 그 특성까지 분석하는데 성공했다고 합니다.

 

 

 

 

우주를 구성하는 물질들은 모두 원자로 이루어져 있습니다.

 

그리고 이 원자는 중심에 있는 원자핵과 그 핵을 돌고 있는 전자로 구성되어 있죠.

 

또한 원자핵을 더 잘개 쪼개면, 글루온이라는 소립자를 통해 붙어 있는 여러개의 쿼크들이 튀어나오게 됩니다.

 

참고로 글루온은 쿼크들을 서로 달라 붙게 만드는 힘을 전달(강한 핵력)하는 소립자라고 할 수 있습니다.

 

글루온에 의해 붙어 있는 쿼크들

 

그런데 글루온으로 묶여있는 쿼크들은 태양의 중심보다 약 100만 배 더 뜨거운 온도에서는 서로 풀어질 수 있습니다.

 

또한 그 즉시 쿼크-글루온 플라즈마(이하 QGP)라고 하는 밀도가 높은 뜨거운 수프의 형태로 변하게 되죠.

 

빅뱅 직후 초기의 우주는 정말 믿을 수 없을 정도로 뜨거웠기 때문에, 초기의 우주는 이러한 QGP들로 가득차 있었을 것으로 과학자들은 생각하고 있습니다.

 

그리고 시간이 흘러(마이크로초) 우주가 식게 되면서, 이들은 우리가 알고 있는 지금의 물질들로 변하게 되었습니다.

 

과학자들은 2000년대 초반에 대형 강입자 충돌기(LHC)를 이용해 QGP를 발견하는데 처음으로 성공했었는데요.

 

하지만 QGP의 지속 시간이 매우 짧았기 때문에, 당시에는 QGP를 발견한 것으로 만족해야만 했습니다.

 

사실 QGP를 실제로 발견해낸 것만 해도 엄청난 과학적 성과라고 말할 수 있었습니다.

 

이제 과학자들은 다시 한번 QGP를 만들어내 예전보다 훨씬 진보된 기술로 이를 분석하여 초기 우주의 형태를 확인해 보기로 했습니다.

 

20년 전에는 실패했지만 지금의 기술이라면 어쩌면 QGP의 분석이 가능할지도 모릅니다.

 

 

과학자들은 가장 먼저 QGP를 끄집어내기 위해, 대형강입자충돌기를 다시 가동시켰습니다.

 

그리고 납 입자를 빛의 속도의 99.9999991%로 맹렬하게 가속 시킨뒤 서로 충돌하게 만들었죠.

 

무거운 원자의 핵이 파괴되면 매우 짧은 시간이긴 해도 아주 원시적인 형태의 물질이 만들어질 가능성이 있습니다.

 

과학자들은 납 입자의 충돌을 통해 쿼크-글루온 플라즈마를 만들어내는데 성공했습니다.

 

예상대로 QGP는 1초 미만이라는 아주 짧은 시간 동안만 지속되다가 바로 사라져버렸습니다.

 

하지만 기술의 진보로 인해, 극히 짧은 시간 동안만 존재했던 QGP에서 아주 다양한 데이터를 수집할 수 있었는데요.

 

과학자들은 이 데이터를 새롭게 개발된 컴퓨터 시뮬레이션에 적용하여 정밀 분석을 진행했습니다.

 

이번 분석의 목적은 QGP의 특성을 비롯해 이 물질이 만들어지는 순간에서 강입자로 변화되는 사이의 변화를 이해하는 거였죠.

 

QGP의 시뮬레이션 분석 결과는 예상했던 것보다도 훨씬 더 놀라웠습니다.

 

 

QGP는 점도나 흐름에 대한 저항성이 거의 없었고 다른 형태의 물질과 다르게 시간이 지나면서 모양도 서서히 변해갔습니다.

 

즉, QGP는 우리가 알고 있는 액체와 완벽하게 동일한 특성을 가지고 있었던 겁니다.

 

그 이전에는 QGP가 가스와 유사하다거나 또는 액체와 비슷하지만 매끄러운 액체 상태인지 아니면 끈적거리는 상태인지는에 대해서는 알지 못했죠.

 

하지만 이번의 연구를 통해 우주 초기의 상태가 우리가 알고 있는 물의 특성과 매우 비슷한 것으로 새롭게 확인이 된겁니다.

 

 

QGP와 액체가 놀라울 정도로 유사한 이유는 아직 이해할 수 없지만, 근본적인 물리 상수와 어떻게든 관련이 있을 것으로 추정하고 있습니다.

 

2000년대 초반에 시작된 QGP에 대한 연구는 이번의 발견을 통해 이제서야 한걸음 더 내딛게 되었습니다.

 

앞으로 과학자들은 LHC를 이용해 우주의 초창기를 들여다보기 위한 노력을 계속 이어나갈 예정입니다.

 

"우주의 처음은 물처럼 흘렀을 가능성이 높아 졌습니다."

 

 

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